WIZnet W55MH32以太网单片机开发教程第十一章 通用定时器（下篇）

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32 是 WIZnet 重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗 W55MH32 内置高性能 Arm® Cortex-M3 核心，其主频最高可达 216MHz；配备 1024KB FLASH 与 96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成 TOE 引擎，包含 WIZnet 全硬件 TCP/IP 协议栈、内置MAC 以及 PHY，拥有独立的 32KB 以太网收发缓存，可供 8 个独立硬件 socket 使用。如此配置，真正实现了 All-in-One 解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：100QFN和68QFN。

W55MH32L 采用 100QFN 封装，尺寸为 12x12mm，其资源丰富，拥有 66 个 GPIO、3 个 ADC、12 通道 DMA、17 个定时器、2 个 I2C、5 个串口、2 个 SPI 接口（其中 1 个带 I2S 接口复用）、1 个 CAN、1 个 USB2.0 以及 1 个 SDIO 接口。

而对于那些对产品布局紧凑度有要求的用户，W55MH32Q 是理想之选。它采用 68QFN 封装，尺寸为 8x8mm，相较于 W55MH32L，仅减少了部分 GPIO 以及 SDIO 接口，其他参数保持一致，性价比优势显著。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet 还推出 TOE+SSL 应用，涵盖 TCP SSL、HTTP SSL 以及 MQTT SSL 等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于 W55MH32L 和 W55MH32Q 这两颗芯片，WIZnet 精心打造了配套开发板。开发板集成 WIZ-Link 芯片，借助一根 USB C 口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

第十一章 通用定时器（下篇）

1 程序设计

1.1 TIM_InputCapture例程

此例程聚焦于 W55MH32 的定时器输入捕获功能，借助 TIM3 对外部信号的高电平持续时间展开测量，同时运用串口输出相关信息。下面是详细的程序分析：

1.初始化

⚪配置系统时钟：RCC_ClkConfiguration()。

⚪初始化延时函数：delay_init()。

⚪配置串口：UART_Configuration(），波特率设为 115200。

⚪获取系统时钟频率并输出。

配置定时器 3：TIM_Configuration(），用于输入捕获。

2.主循环

 
 while (1)
    {
        if (TIM3_CAPTURE_STA & 0X80) //Successfully captured a rising edge
        {
            temp  = TIM3_CAPTURE_STA & 0X3F;
            temp *= 65536;                  //sum of overflow times
            temp += TIM3_CAPTURE_VAL;       //Get the total high time
            printf("HIGH:%d usrn", temp); //Print total peak time
            TIM3_CAPTURE_STA = 0;           //Initiate the next capture
        }
    }

⚪持续检查 TIM3_CAPTURE_STA 标志，若成功捕获到一个完整的高电平脉冲（TIM3_CAPTURE_STA & 0X80 为真），则计算高电平持续时间，输出该时间，接着重新初始化捕获状态，准备下一次捕获。

3.定时器中断服务程序

void TIM_Configuration(void)
{
    // ...（GPIO和时基配置略）...

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 1. 配置NVIC中断优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;           // 选择TIM3中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 抢占优先级（数值越小优先级越高）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        // 子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;           // 使能中断
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                           // 应用配置

    // 2. 使能TIM3中断类型
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update | TIM_IT_CC2, ENABLE);    // 使能更新中断（计数器溢出）和通道2捕获中断
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                    // 启动定时器
}

⚪若尚未成功捕获（(TIM3_CAPTURE_STA & 0X80) == 0），则处理定时器更新中断与捕获中断。

⚪捕获到上升沿时，标记已捕获上升沿，把计数器清零，同时将捕获极性设为下降沿捕获。

⚪捕获到下降沿时，标记已成功捕获高电平脉冲宽度，记录捕获值，再把捕获极性设为上升沿捕获。

⚪处理定时器溢出情况。

⚪清除中断标志。

4.串口输出函数

⚪SER_PutChar()函数用于向串口发送单个字符。

⚪fputc()函数重定向标准输出，使 printf 能通过串口输出。

3.4 TIM_OutPwm例程

该例程借助对系统时钟、UART 和定时器的配置，实现了系统时钟的初始化、UART 通信以及定时器 PWM 输出的功能。通过printf()函数能够输出系统时钟频率信息，方便调试和监控。下面是详细的程序分析：

1.系统时钟配置

⚪使用 8MHz 外部晶振（HSE）经 PLL9 倍频生成 72MHz 系统时钟

⚪配置总线频率：HCLK=72MHz, PCLK1=36MHz, PCLK2=72MHz

⚪使能内部低速（LSI）和高速（HSI）时钟

2.串口通信

⚪USART1 配置为 115200 波特率，8 位数据位，1 位停止位

⚪PA9（TX）设为复用推挽输出，PA10（RX）浮空输入

⚪重定向printf到串口，自动添加rn转换

3.定时器 PWM 输出

 void TIM_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef       TIM_OCInitStructure;

    // 使能时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    // ================== GPIO配置：PA7为TIM3_CH2复用输出 ==================
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_7;    // PA7对应TIM3_CH2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // ================== 时基配置：1MHz计数时钟，100μs周期 ==================
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period        = 99;         // 周期值（0-99，共100个计数周期）
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler     = 35;         // PCLK1=36MHz预分频36倍（35+1）
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode   = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

    // ================== PWM配置：50%占空比，PWM模式2 ==================
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode       = TIM_OCMode_PWM2; // PWM模式2
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState  = TIM_OutputState_Enable; // 使能输出
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse        = 49;         // 脉冲值（决定占空比）
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity   = TIM_OCPolarity_Low; // 低电平有效
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 初始化通道2

    // 使能预装载和自动重装载
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);

    // 启动定时器
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE); // 适用于高级定时器的输出控制
}

⚪TIM3 通道 2 在 PA7 输出 50% 占空比 PWM

⚪周期 100μs（计数周期 99），频率 10kHz

⚪时基配置：PCLK1 (36MHz) 预分频 36 得到 1MHz 计数时钟

3.5 TIM_Tim9例程

此例程主要实现了 W55MH32 的定时器（TIM9）中断测试以及 UART 串口通信功能，以下为其工作流程总结：

1. 初始化阶段

延时函数初始化：调用delay_init()函数，对延时功能进行初始化。

UART 串口配置：借助UART_Configuration(115200)函数，把 USART1 的波特率设定为 115200，并完成 GPIO 引脚和 USART 的初始化工作。

获取时钟频率：运用RCC_GetClocksFreq(&clocks)函数获取系统时钟频率，然后通过printf()函数将系统时钟、HCLK、PCLK1、PCLK2 以及 ADCCLK 的频率信息打印出来。

2. 定时器配置阶段

使能时钟：开启 TIM9 的时钟。

定时器初始化：对定时器 TIM9 的周期、预分频器、时钟分割和计数模式等参数进行配置。

使能中断：使能 TIM9 的更新中断，并对 NVIC 中断优先级进行设置。

启动定时器：启动 TIM9 定时器。

3. 主循环阶段

主函数中的while (1)是一个无限循环，程序在此处持续等待定时器中断的发生。

4.中断处理阶段

void TIM1_BRK_TIM9_IRQHandler(void)
{
    // 4.1 检查更新中断标志
    if (TIM_GetITStatus(TIM9, TIM_IT_Update) != RESET)
    {
        // 4.2 清除中断标志
        TIM_ClearITPendingBit(TIM9, TIM_IT_Update);
        // 4.3 串口输出中断信息（打印函数名）
        printf("%sn", __FUNCTION__);
    }
}

当定时器 TIM9 产生更新中断时，TIM1_BRK_TIM9_IRQHandler()函数会被调用。在该函数里，会先检查中断标志位，若标志位被置位，则清除该标志位，并通过printf()函数打印出当前函数名。

5.串口输出阶段

 // 5.1 单字符发送函数（阻塞式发送）
int SER_PutChar(int ch)
{
    while (!USART_GetFlagStatus(USART_TEST, USART_FLAG_TC)); // 等待发送完成
    USART_SendData(USART_TEST, (uint8_t)ch);
    return ch;
}

// 5.2 重定向fputc函数（支持printf）
int fputc(int c, FILE *f)
{
    if (c == 'n') // 自动添加回车符（适配串口终端）
    {
        SER_PutChar('r');
    }
    return SER_PutChar(c);
}

⚪SER_PutChar()函数：用于向 USART1 发送单个字符，会等待发送完成标志位被置位后再发送字符。

⚪fputc()函数：对标准库的fputc()函数进行重定向，实现将字符输出到 USART1。若遇到换行符n，会先发送回车符r，再发送换行符n。

该例程的核心功能是配置定时器 TIM9 使其按设定参数产生中断，在中断发生时通过串口输出信息，同时利用串口输出系统时钟频率等信息。

3.6 TIM_Touch例程

此例程的主要作用是实现触摸检测功能，并通过 LED 灯状态的改变直观地反馈触摸事件，同时借助串口输出相关调试信息，方便开发人员进行调试与监测。下面是具体功能的详细介绍：

1.初始化阶段

⚪系统初始化：调用delay_init()进行延时初始化

⚪串口配置：通过UART_Configuration(115200)配置 USART1 为 115200 波特率

⚪时钟信息输出：获取并打印系统时钟各频率参数

⚪硬件初始化：调用LED_Init()初始化 LED 控制引脚，调用TPAD_Init(6)初始化触摸检测模块

2.主循环阶段

⚪触摸检测：通过TPAD_Scan(0)实时检测触摸事件检测到触摸时：打印 "Touch" 并翻转 LED1 状态

⚪LED0 周期性闪烁：通过计数器实现 150ms 周期（15×10ms）翻转 LED0

⚪循环延时：每次循环执行 10ms 延时

3.硬件控制

 // LED初始化函数(根据开发板类型选择不同引脚)
void LED_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

#ifdef PIN48_BOARD
    // 48脚开发板: LED0- >PA7, LED1- >PB0
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;  // 推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);  // 初始状态熄灭LED

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);

#else
    // 64脚开发板: LED0- >PC2, LED1- >PC3
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_2);  // 初始状态熄灭LED
#endif
}
// 触摸检测初始化(依赖tpad.h库实现)
void TPAD_Init(u8 sysclk)
{
    // 实际代码在tpad.c中实现，此处为函数声明
    // 配置触摸检测相关GPIO和定时器
}

// 触摸扫描函数(返回1表示检测到触摸)
u8 TPAD_Scan(u8 mode)
{
    // 实际代码在tpad.c中实现，此处为函数声明
    // mode=0: 单次触发模式
    // mode=1: 连续触发模式
}

⚪LED 控制：根据开发板类型（PIN48/PIN64）控制对应 GPIO 引脚

⚪触摸检测：通过 TPAD 模块实现触摸信号采集与处理（具体实现由 tpad 库提供）

4.功能特点

⚪双 LED 状态控制：LED0 周期性闪烁，LED1 触摸触发翻转

⚪串口调试支持：通过 printf 输出系统信息和触摸事件

⚪硬件无关性：通过条件编译适应不同开发板（PIN48/PIN64）

2 下载验证

2.1 TIM_InputCapture例程

程序下载到开发板运行后，串口会先输出系统时钟频率信息与“TIM Input CaptureTest.”提示信息。之后，若PA7引脚有信号输入，每当成功捕获到一个完整高电平脉冲，串口就会输出该高电平的持续时间（单位为微秒），并自动准备下一次捕获。若信号频率过高致计数器溢出，或信号电平异常，捕获可能出现异常，需重新上电复位；若没有信号输入则无捕获结果输出。 

2.2 TIM_OutPwm例程

该程序下载运行后，通过USART1（PA9/PA10）以115200波特率输出系统时钟信息："SYSCLK: 72.0Mhz, HCLK: 72.0Mhz, PCLK1: 36.0Mhz, PCLK2: 72.0Mhz, ADCCLK: 72.0Mhz"和"TIM Out Test."。PA7引脚持续输出10kHz频率、50%占空比的PWM信号（低电平有效），周期100μs。程序执行完毕后进入无限循环保持运行状态，CPU空闲但PWM输出持续。验证时需用示波器观察PA7波形，通过串口工具配置相同波特率查看打印信息，同时确保硬件连接正确（PA7接示波器、PA9接串口转USB模块）。

如果想查看PWM输出的占空比，可以在循环里加这段代码：

 uint16_t pwm_value = TIM_GetCapture2(TIM3);
float duty_cycle = (float)pwm_value / 99 * 100;
printf("PWM Duty Cycle: %.2f%%n", duty_cycle);
delay_ms(1000);

这样可以打印出PWM的占空比：

2.3 TIM_Tim9例程

程序启动后，先进行延时和串口初始化，输出系统时钟频率信息与 “TIM Tim9 Base Test.” 提示，接着配置并启动定时器 TIM9，随后进入无限循环；当 TIM9 产生更新事件触发中断时，中断服务函数会清除中断标志并通过串口输出自身函数名，之后继续等待下一次中断。

2.4 TIM_Touch例程

程序运行后，LED0以150ms周期闪烁，检测到触摸时LED1状态翻转并通过串口打印"Touch"，同时启动时输出系统时钟频率信息。

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审核编辑 黄宇