实验七：定时器中断实验

1微控制器综合设计与实训实验名称：实验七定时器中断实验2实验七：定时器中断实验1实训任务(1)设置定时器时钟，自动重装载值，分频系数和计数方式；(2)设置定时器中断优先级；(3)通过编写延时函数实现定时器中断。1．1实验说明STM32的通用定时器是由一个通过可编程预分频器(PSC)驱动的16位自动装载计数器(CNT)构成。STM32的通用定时器的用途：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和PWM)等。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，可以使脉冲长度和波形周期在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32F10x的通用TIMx(TIM2、TIM3、TIM4和TIM5)定时器功能包括：(1)6位向上、向下、向上/向下自动装载计数器(TIMx_CNT)。(2)16位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为1～65535之间的任意数值。(3)4个独立通道(TIMx_CH1~4)，这些通道可以用来作为：A．输入捕获B．输出比较C．PWM生成(边缘或中间对齐模式)D．单脉冲模式输出(4)可使用外部信号(TIMx_ETR)控制定时器和定时器互连(可以用1个定时器控制另外一个定时器)的同步电路。(5)如下事件发生时产生中断/DMA：A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)C．输入捕获3D．输出比较E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理定时器的时钟来源有4个：(1)内部时钟(CK_INT)(2)外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)(3)外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)(4)内部触发输入(ITRx)：使用A定时器作为B定时器的预分频器(A为B提供时钟)。这些时钟，具体选择哪个可以通过TIMx_SMCR寄存器的相关位来设置。这里的CK_INT时钟是从APB1倍频来的，除非APB1的时钟分频数设置为1，否则通用定时器TIMx的时钟是APB1时钟的2倍，当APB1的时钟不分频的时候，通用定时器TIMx的时钟就等于APB1的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自APB1，而是来自APB2。本实验使用定时器3产生溢出中断，在中断服务函数里面翻转LED上的电平，来指示定时器中断的产生。定时器相关的库函数主要集中在固件库文件stm32f10x_tim.h和stm32f10x_tim.c文件中。1．2实验步骤(1)在实训平台上将PE4和PE5分别连接LED灯；(2)复制上一个实验工程修改名称并保存为定时器中断实验；(3)新建timer.c和timer.h文件，添加至工程中；(4)编写timer.h文件，声明定时器3初始化函数；(5)编写timer.c文件，编写定时器3初始化函数，设置分频系数、计数方式、自动重装载计数周期值和时钟分频因子；(6)编写main函数，程序编译正确；42程序设计(1)新建文件夹并命名为定时器中断实验，复制粘贴之前的实验文件，将工程文件改名为TIMER.uvprojx，同时添加timer.c和timer.h文件至工程中。(2)编写timer.h文件。图8.2timer.h文件(3)编写timer.c文件。a.让TIM3时钟使能TIM3挂载在APB1下，通过APB1总线下的使能函数来使能。图8.3时钟使能b.初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式库函数中定时器的初始化参数是通过初始化函数TIM_TimeBaseInit实现的，VoidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef*TIM_TimeBaseInitStruct第一个参数是确定哪一个定时器，第二个参数是定时器初始化参数结构体指针结构体类型为TIM_TimeBaseInitTypeDef，这个结构体的定义为：图8.4结构体定义这个结构体一共有5个成员变量，对于通用定时器只有前面4个参数有用，5最后一个参数TIM_RepetitionCounter在高级定时器才会用到。c.设置TIM3_DIER允许更新中断寄存器的相应位使能更新中断，在库函数里面定时器中断使能是通过TIM_ITConfig函数来实现的：voidTIM_ITConfig(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_IT,FunctionalStateNewState)；第一个参数是选择定时器，取值为TIM1~TIM17。第二个参数非常关键，是用来指明使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断TIM_IT_Update，触发中断TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。第三个参数是设定失能还是使能。最终函数为TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update，ENABLE)；d.TIM3中断优先级设置在定时器中断使能之后，因为要产生中断，必不可少的要设置NVIC相关寄存器，设置中断优先级。图8.5中断优先级设置e.使能TIM3配置完后要开启定时器，通过TIM3_CR1的CEN位来设置。在固件库里面使能定时器的函数是通过TIM_Cmd函数来实现的：voidTIM_Cmd(TIM_TypeDef*TIMx,FunctionalStateNewState)此时定时器3初始化函数为：6图8.6初始化函数TIM3_Int_Init()函数就是上边介绍的几个步骤，该函数的2个参数用来设置TIM3的溢出时间。系统初始化的时候在默认的系统初始化函数SystemInit函数里面已经初始化APB1的时钟为2分频，所以APB1的时钟为36M，而从STM32的内部时钟树图得知：当APB1的时钟分频数为1的时候，TIM2~7的时钟为APB1的时钟，而如果APB1的时钟分频数不为1，那么TIM2~7的时钟频率将为APB1时钟的两倍。因此，TIM3的时钟为72M，再根据我们设计的arr和psc的值，就可以计算中断时间了。计算公式如下：Tout=((arr+1)*(psc+1))/Tclk；其中：Tclk：TIM3的输入时钟频率(单位：Mhz)Tout：TIM3的溢出时间(单位：us)f.编写中断服务函数通过该函数来处理定时器产生的相关中断。在中断产生后，通过状态寄存器的值来判断此次产生的中断属于什么类型。然后执行相关的操作，这里使用的是溢出中断，所以在状态寄存器SR的最低位。在处理完中断之后应该向TIM3_SR的最低位写0，来清除该中断标志。在固件库函数里面，用来读取中断状态寄存器的值判断中断类型的函数是：ITStatusTIM_GetITStatus(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_t)该函数的作用是判断定时器TIMx的中断类型，TIM_IT是否发生中断。固件库中清除中断标志位的函数是：7voidTIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef*TIMx,uint16_tTIM_IT)该函数的作用是清除定时器TIMx的中断TIM_IT标志位。中断服务函数为：图8.7中断服务函数在图8.6中断服务函数中，中断后的指令为控制LED的翻转。每次中断后，判断TIM3的中断类型，如果中断类型正确(溢出中断)，则执行LED的取反。图8.8主函数(4)编写main()函数这里的代码和之前大同小异，此段代码对TIM3进行初始化后，进入死循环等待TIM3溢出中断，当TIM3_CNT的值等于TIM3_ARR的值的时候，就会产生TIM3的更新中断，然后在中断里面取反LED1，TIM3_CNT再从0开始计数。根据上面的公式，我们可以算出中断溢出时间为500ms。Tout=((4999+1)*(7199+1))/72=500000us=500ms3硬件原理图设计图8.1LED电路原理图84总结实验仿真结果：实验心得：通过本次实验，我掌握了用定时器中断控制LED灯的闪烁。所有的中断都有固定的写法：先使用伪命令定义中断入口地址：#pragmavector=T1_VECTOR，然后定义函数名称__interruptvoidTimer1_ISR(void)。通过检测OVFIM（T1CTL第4位）来判断是否发生了溢出中断，最后通过软件清除中断标志位。提出的问题：溢出更新中断和通道捕获中断的区别？解释：溢出更新中断：计数器计数到你设定的值ARR，溢出后，产生中断。通道捕获中断：定期器捕获到你设定的边沿信号（上升沿/下降沿）时产生的中断。以水龙头接水类比，更新中断相当于水桶水满的中断，捕获中断相当于水位监测报警，比如水半桶了要干嘛，满了要干嘛，水位监测设置最大和水桶水满一样。捕获是监测电平变化。