STM32F103 TIM基本定时器

STM32F103C8T6 最小系统开发板使用HAL固件库驱动TIM基本定时器

1. 硬件设计

1.1 最小系统开发板

STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具备多个定时器模块，其中包括基本定时器。我们将在本项目中使用一个基本定时器（TIM2）来实现定时任务。

最小系统开发板硬件设计图中，TIM2定时器的时钟由系统时钟源提供，而输出引脚可以配置为GPIO，用于产生定时中断或控制外设。

STM32F103C8T6 引脚	说明
PA0	TIM2_CH1（用于定时器输入/输出）

1.2 TIM基本定时器原理

TIM基本定时器（例如TIM2）是一种非常简单的定时器，通常用于延时或周期性任务。它的工作原理是：定时器在每个定时周期到达时产生一个中断或输出信号，应用程序可以通过中断服务程序来处理这些定时事件。

基本定时器的工作原理：

1. 计数器：定时器内部有一个16位的计数器，当计数器达到预定的值时，会触发一个事件。
2. 自动重载寄存器：用于设置定时器的最大计数值（即定时周期）。
3. 时钟源：定时器的计时依据系统时钟或外部时钟，时钟源可以设置为不同的频率。
4. 中断：定时器达到预定值时，会产生中断请求，程序可以通过中断服务程序来执行特定的任务。

2. 软件设计

2.1 开发环境

• 开发工具：STM32CubeMX、Keil uVision 5
• 下载工具：ST-Link V2（用于将程序烧录到STM32开发板）
• 固件库：STM32Cube HAL库

2.2 STM32CubeMX配置

1. 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8T6芯片。
2. 在Pinout & Configuration界面，选择TIM2，并配置PA0为TIM2的输出引脚（PWM输出）。
3. 配置TIM2：
   • 设置计数器模式。
   • 设置自动重载值（ARR）和预分频器（PSC），从而设定定时器的时间间隔。
4. 配置时钟，并生成代码。
5. 打开Keil uVision 5，载入生成的代码。

2.3 TIM2的初始化与配置

首先，配置TIM2的工作模式，设置定时器的预分频器和自动重载值：

/* TIM2初始化代码 */
TIM_HandleTypeDef htim2;

void TIM2_Init(void)
{
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();  // 启用TIM2时钟

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 7999;  // 设置预分频器，系统时钟为72MHz，定时器时钟为9kHz
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  // 向上计数模式
    htim2.Init.Period = 999;  // 设置自动重载值，定时器周期为100ms
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim2);  // 初始化定时器
}

2.4 配置定时器中断

如果希望定时器在计数完成时产生中断，我们可以启用定时器中断。设置并启用定时器中断：

/* 配置TIM2中断 */
void TIM2_NVIC_Config(void)
{
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);  // 设置中断优先级
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 启用TIM2中断
}

2.5 启动定时器

启动定时器并启用中断，使定时器能够周期性触发事件：

/* 启动TIM2 */
void TIM2_Start(void)
{
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);  // 启动TIM2并启用中断
}

2.6 中断服务程序

在定时器计数到达预定值时，产生中断并执行相应的操作。在中断服务程序中，可以执行特定的任务，例如切换LED状态或输出PWM信号：

/* TIM2中断服务程序 */
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)  // 检查更新中断标志
    {
        __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);  // 清除中断标志
        // 执行定时任务，如切换LED状态
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);  // 假设连接了一个LED
    }
}

2.7 完整程序

以下是完整的定时器配置与使用示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"

/* TIM2句柄 */
TIM_HandleTypeDef htim2;

/* 定时器初始化 */
void TIM2_Init(void)
{
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();  // 启用TIM2时钟

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 7999;  // 设置预分频器
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 999;  // 设置自动重载值
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim2);  // 初始化定时器
}

/* 启动定时器 */
void TIM2_Start(void)
{
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);  // 启动定时器并启用中断
}

/* 配置TIM2中断 */
void TIM2_NVIC_Config(void)
{
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);  // 设置中断优先级
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  // 启用TIM2中断
}

/* TIM2中断服务程序 */
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);  // 清除中断标志
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);  // 假设连接了一个LED
    }
}

/* 主程序 */
int main(void)
{
    HAL_Init();
    TIM2_Init();
    TIM2_NVIC_Config();  // 配置中断
    TIM2_Start();  // 启动定时器

    while (1)
    {
        // 主循环中可以执行其他任务
    }
}

3. 下载工具

使用ST-Link V2将程序烧录到STM32F103C8T6开发板。通过ST-Link V2调试接口连接到开发板，并使用Keil uVision 5的下载功能将程序烧录到微控制器中。

4. 结语

本博客介绍了如何使用STM32F103C8T6最小系统开发板和HAL固件库，通过基本定时器（TIM2）实现定时任务。通过硬件设计、TIM定时器原理、软件设计、详细操作步骤及示例代码，您可以轻松实现定时器的应用。希望本博客对您的项目开发有所帮助。