STM32 TIM—基本定时器

STM32F4xx系列控制器有共有14个TIM定时器。其中2个高级控制定时器TIM1和TIM8、10 个通用定时器TIM2TIM5和TIM9TIM14、 2个基本定时器TIM6和TIM7。

各个定时器的特性如下：

三种定时器中基本定时器是最简单的，功能少，结构简单，我们先从简单的开始入手。

基本定时器主要两个功能，第一就是基本定时功能，生成时基，第二就是专门用于驱动数模转换器(DAC)。由于PWM波可以实现DAC的输出，所以一般也就不用到基本定时器的第二个功能了。控制器的两个基本定时器 功能完全一样，但所用资源彼此都完全独立，可以同时使用。

基本定时器 TIM6 和 TIM7是一个 16位向上递增的定时器，当在自动重载寄存器(TIMx_ARR)添加一个计数值后并使能 TIMx，计数寄存器(TIMx_CNT)就会从 0 开始递增，当 TIMx_CNT 的数值与 TIMx_ARR值相同时就会生成事件并把 TIMx_CNT 寄存器清 0，完成一次循环过程。如果没有停止定时器就循环执行上述过程。

基本定时器框图

时基单元

可编程定时器的主要模块由一个 16 位递增计数器及其相关的自动重载寄存器组成。计数器的时钟可通过预分频器进行分频。

计数器、自动重载寄存器和预分频器寄存器可通过软件进行读写。即使在计数器运行时也可执行读写操作。

时基单元包括：

● 计数器寄存器 (TIMx_CNT)

● 预分频器寄存器 (TIMx_PSC)

● 自动重载寄存器 (TIMx_ARR)

自动重载寄存器是预装载的。每次尝试对自动重载寄存器执行读写操作时，都会访问预装载寄存器。预装载寄存器的内容既可以直接传送到影子寄存器，也可以在每次发生更新事件 UEV 时传送到影子寄存器，这取决于 TIMx_CR1 寄存器中的自动重载预装载使能位 (ARPE)。当计数器达到上溢值并且 TIMx_CR1 寄存器中的 UDIS 位为 0 时，将发送更新事件。该更新事件也可由软件产生。

计数器由预分频器输出 CK_CNT 提供时钟，仅当 TIMx_CR1 寄存器中的计数器启动位 (CEN)置 1 时，才会启动计数器。

请注意，实际的计数器使能信号 CNT_EN 在 CEN 置 1 的一个时钟周期后被置 1。

预分频器

预分频器可对计数器时钟频率进行分频，分频系数介于 1 和 65536 之间。该预分频器基于TIMx_PSC 寄存器中的 16 位寄存器所控制的 16 位计数器。由于 TIMx_PSC 控制寄存器有缓冲，因此可对预分频器进行实时更改。而新的预分频比将在下一更新事件发生时被采用。

计数模式

计数器从 0 计数到自动重载值（TIMx_ARR 寄存器的内容），然后重新从 0 开始计数并生成计数器上溢事件。

每次发生计数器上溢时会生成更新事件，或将 TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位置 1（通过软件或使用从模式控制器）也可以生成更新事件。

通过软件将 TIMx_CR1 寄存器中的 UDIS 位置 1 可禁止 UEV 事件。这可避免向预装载寄存器写入新值时更新影子寄存器。这样，直到 UDIS 位中写入 0 前便不会生成任何更新事件，但计数器和预分频器计数器都会重新从 0 开始计数（而预分频比保持不变）。此外，如果TIMx_CR1 寄存器中的 URS 位（更新请求选择）已置 1，则将 UG 位置 1 会生成更新事件UEV，但不会将 UIF 标志置 1（因此，不会发送任何中断或 DMA 请求）。

发生更新事件时，将更新所有寄存器且将更新标志（TIMx_SR 寄存器中的 UIF 位）置 1（取决于 URS 位）：

● 使用预装载值（TIMx_PSC 寄存器的内容）重新装载预分频器的缓冲区

● 使用预装载值 (TIMx_ARR) 更新自动重载影子寄存器

时钟源

计数器时钟由内部时钟 (CK_INT) 源提供。

CEN（TIMx_CR1 寄存器中）和 UG 位（TIMx_EGR 寄存器中）为实际控制位，并且只能通过软件进行更改（保持自动清零的 UG 除外）。当对CEN 位写入 1 时，预分频器的时钟就由内部时钟 CK_INT 提供。

接下来了解基本定时器的相关寄存器：

TIM6 和 TIM7 控制寄存器 1 (TIMx_CR1)

位 7 ARPE：自动重载预装载使能 (Auto-reload preload enable)

0：TIMx_ARR 寄存器不进行缓冲。

1：TIMx_ARR 寄存器进行缓冲。

位 3 OPM：单脉冲模式 (One-pulse mode)

0：计数器在发生更新事件时不会停止计数

1：计数器在发生下一更新事件时停止计数（将 CEN 位清零）。

位 2 URS：更新请求源 (Update request source)

此位由软件置 1 和清零，用以选择 UEV 事件源。

0：使能时，所有以下事件都会生成更新中断或 DMA 请求。此类事件包括：

— 计数器上溢/下溢

— 将 UG 位置 1

— 通过从模式控制器生成的更新事件

1：使能时，只有计数器上溢/下溢会生成更新中断或 DMA 请求。

位 1 UDIS：更新禁止 (Update disable)

此位由软件置 1 和清零，用以使能/禁止 UEV 事件生成。

0：使能 UEV。更新 (UEV) 事件可通过以下事件之一生成：

— 计数器上溢/下溢

— 将 UG 位置 1

— 通过从模式控制器生成的更新事件

然后更新影子寄存器的值。

1：禁止 UEV。不会生成更新事件，各影子寄存器的值（ARR 和 PSC）保持不变。但如果将UG 位置 1，或者从从模式控制器接收到硬件复位，则会重新初始化计数器和预分频器。

位 0 CEN：计数器使能 (Counter enable)

0：禁止计数器

1：使能计数器

注意：只有事先通过软件将 CEN 位置 1 ，才可以使用门控模式。而触发模式可通过硬件自动将CEN 位置 1 。

在单脉冲模式下，当发生更新事件时会自动将 CEN 位清零。

TIM6 和 TIM7 控制寄存器 2 (TIMx_CR2)

位 6:4 MMS：主模式选择 (Master mode selection)

这些位用于选择主模式下将要发送到从定时器以实现同步的信息 (TRGO)。这些位的组合如下：

000：复位——TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位用作触发输出 (TRGO)。如果复位由触发输入生成（从模式控制器配置为复位模式），则 TRGO 上的信号相比实际复位会有延迟。

001：使能——计数器使能信号 (CNT_EN) 用作触发输出 (TRGO)。该触发输出可用于同时启动多个定时器，或者控制在一段时间内使能从定时器。计数器使能信号由 CEN 控制位与门控模式下的触发输入的逻辑或运算组合而成。

当计数器使能信号由触发输入控制时，TRGO 上会存在延迟，选择主/从模式时除外（请参见TIMx_SMCR 寄存器中对 MSM 位的说明）。

010：更新——选择更新事件作为触发输出 (TRGO)。例如，主定时器可用作从定时器的预分频器。

TIM6 和 TIM7 DMA/ 中断使能寄存器 (TIMx_DIER)

位 8 UDE：更新 DMA 请求使能 (Update DMA request enable)

0：禁止更新 DMA 请求。

1：使能更新 DMA 请求。

位 0 UIE：更新中断使能 (Update interrupt enable)

0：禁止更新中断。

1：使能更新中断。

TIM6 和 TIM7 状态寄存器 (TIMx_SR)

位 0 UIF：更新中断标志 (Update interrupt flag)

该位在发生更新事件时通过硬件置 1。但需要通过软件清零。

0：未发生更新。

1：更新中断挂起。该位在以下情况下更新寄存器时由硬件置 1：

— 上溢或下溢并且当 TIMx_CR1 寄存器中 UDIS = 0 时。

— 当由于 TIMx_CR1 寄存器中 URS = 0 且 UDIS = 0 而通过软件使用 TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位重新初始化 CNT 时。

TIM6 和 TIM7 事件生成寄存器 (TIMx_EGR)

位 0 UG：更新生成 (Update generation)

该位可通过软件置 1，并由硬件自动清零。

0：不执行任何操作。

1：重新初始化定时器计数器并生成寄存器更新事件。请注意，预分频器计数器也将清零（但预分频比不受影响）。

基本定时器初始化函数和中断处理函数如下

void Timer6_Init(u16 arr,u16 pre)
{
  u32 prigroup = 0;
  u32 priority = 0;
  //1. 开时钟
  RCC- >APB1ENR  |= 1< < 4;
  //2. 设置模式
//  TIM6- >CR1  = 0;
  TIM6- >CR1 |= 1< < 7;    //开启预装载功能
  TIM6- >CR1 &= ~(1< < 3);  //连续计数
  TIM6- >CR1 |= 1< < 2;    //UG置1，产生更新，但不产生中断
  TIM6- >CR1 |= 1< < 1;    //暂时不产生更新
  TIM6- >CR1 &= ~(1< < 0);  //配置完成前，先关闭计数器
  //3. 设置预分频
  Timer6_SetPre(pre);
  //4. 设置自动重装载
  Timer6_SetArr(arr);
  //5. 设置中断
    //清标记
    TIM6- >SR  &= ~(1< < 0);
    //开外设中断
    TIM6- >DIER  |= 1< < 0;
    //NVIC
    prigroup = NVIC_GetPriorityGrouping();
    priority = NVIC_EncodePriority(prigroup,1,2);
    NVIC_SetPriority(TIM6_DAC_IRQn,priority);
    NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn);
  //6. 更新并开启计数器
    TIM6- >CNT = 0;
    //允许更新
    TIM6- >CR1 &= ~(1< < 1);
    //产生更新
    TIM6- >EGR |= 1< < 0;
    //开启定时器
    TIM6- >CR1 |= 1< < 0;
}


void Timer6_SetArr(u16 arr)//重装载值设置
{
  if(arr == 0)
    TIM6- >ARR   = 0;
  else
    TIM6- >ARR = arr - 1;
}


void Timer6_SetPre(u16 pre)//分频设置
{
  if(pre == 0)
    TIM6- >PSC   = 0;
  else
    TIM6- >PSC = pre - 1;
}


u8 led_flag = 0;
//中断处理
void TIM6_DAC_IRQHandler()
{
  if(TIM6- >SR & (1< < 0))
  {
    //1. 清标记
    TIM6- >SR  &= ~(1< < 0);
    //2. 中断处理
      led_flag = ~led_flag;
  }
  else
    TIM6- >SR = 0;
}

接着编写主函数进行测试

#include "stm32f4xx.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"


int main()
{
  LED_Init();
  Timer6_Init(18000,1250);    //一个周期0.125s

  while(1)
  {
    if(led_flag)              
        LED_Toggle();    //0.25sLED翻转一次，1s翻转四次
  }
}
```至此，基本定时器的功能就结束了，对于通用定时器和高级定时器的定时功能与基本定时器使用方法一样，这里就不再赘述。