HAL+M4学习记录_8

一、TIM的HAL库用法

这里记录学习HAL库开发TIM

1.1 定时中断基本结构

这里给出定时中断的基本结构
定时中断
基本步骤如下

  • 开启时钟
  • 选择时基单元时钟源
  • 配置时基单元
  • 配置输出中断控制，允许更新中断输出到NVIC
  • 配置NVIC，打开定时器中断通道
  • 运行控制
  • 编写中断服务函数

1.2 常用API

在stm32f4xx_hal_tim.c文件和stm32f4xx_hal_tim.h文件中，给出了定时器相关库函数，通过以下API使用定时器，TIM默认时钟是内部时钟，即APB总线时钟

  • HAL_TIM_xxx_MspInit()配置底层
  • 底层初始化具体实现，包括时钟使能、中断、DMA等
  • HAL_TIM_xxx_Init()配置定时器工作模式
  • HAL_TIM_xxx_Start()开启定时器外设

二、案例演示

2.1 基本定时器

这里以基本定时器TIM6为例，实现0.5s定时中断，中断服务函数为LED翻转并打印hello!，具体实现如下

  • 定时器配置
  • 定时器底层驱动初始化
  • 开启定时器
  • 中断服务函数
    源文件代码如下
/*
*********************************************************************************************************
*	                                   Module Description
*
*	定时器模块和PWM驱动模块
*	- 实现基本定时器TIM6的定时中断，中断服务函数为LED翻转
*********************************************************************************************************
*/
#include "bsp.h"/* private variables */
TIM_HandleTypeDef TIM_TimeBaseStructure;/* private function prototypes */
void basic_tim6_Config(uint16_t _arr, uint16_t _psc);/*
**********************************************************************************
*   @brief    定时器初始化
*   @param	  None
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void bsp_InitTim()
{basic_tim6_Config(5000 - 1, 8400 - 1);		// 0.5s定时器
}/*
**********************************************************************************
*   @brief    将TIM6配置为定时器
*				- 0.5s产生一次中断
*				- 终端服务函数实现LED翻转
*   @param	  零个参数
*				- _arr：自动重装值
*				- _psc：预分频系数
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void basic_tim6_Config(uint16_t _arr, uint16_t _psc)
{TIM_TimeBaseStructure.Instance = BASIC_TIM;						// 定时器基地址TIM_TimeBaseStructure.Init.Prescaler = _psc;					// 预分频系数TIM_TimeBaseStructure.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;	// 递增计数模式TIM_TimeBaseStructure.Init.Period = _arr;						// 自动重装载值if(HAL_TIM_Base_Init(&TIM_TimeBaseStructure) != HAL_OK)			// 配置为简单的时基模式{Error_Handler();}HAL_TIM_Base_Start_IT(&TIM_TimeBaseStructure);					// 使能定时器和定时器更新中断}/*
**********************************************************************************
*   @brief    定时器底层驱动
*				- 开启时钟
*				- 开启中断
*   @param	  None
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == BASIC_TIM){BASIC_TIM_CLK_ENABLE();							// 使能TIM6时钟HAL_NVIC_SetPriority(BASIC_TIM_IRQn, 1, 3);		// 设置优先级HAL_NVIC_EnableIRQ(BASIC_TIM_IRQn);				// 开启中断}
}/*
**********************************************************************************
*   @brief    基本定时器TIM6中断服务函数
*   @param	  None
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler()
{HAL_TIM_IRQHandler(&TIM_TimeBaseStructure);
}/*
**********************************************************************************
*   @brief    中断回调函数
*   @param	  
*   @return	  
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == BASIC_TIM){bsp_LedToggle(1);bsp_LedToggle(2);printf("hello!");}
}

头文件如下

#ifndef __BSP_TIM_PWM_H
#define __BSP_TIM_PWM_H/* private define */
#define BASIC_TIM					TIM6
#define BASIC_TIM_CLK_ENABLE()		do{__TIM6_CLK_ENABLE();}while(0)
#define BASIC_TIM_IRQn				TIM6_DAC_IRQn/* public statement */
void bsp_InitTim();#endif

2.2 通用定时器

输出比较模式中，可比较CNT和CCR的值，来对输出电平进行控制，可用于输出PWM波。输出PWM波主要取决于两个寄存器，ARR控制频率；CCR控制占空比。输出比较模式总共有八种
输出比较
这里讲解PWM模式，由上图可知PWM1和PWM2区别是REF电平相反，其他都相同。有两种模式，边沿对齐模式和中心对齐模式可用于产生PWM波

  • 边沿对齐模式
    边沿对齐模式
    这里使用的是PWM1、向上计数模式，ARR=8那么计数器寄存器从0计数到8共9个单位。可以看到，设置CCR=4在 C N T ≤ C C R CNT\leq CCR CNT≤CCR时REF输出高电平，在 C N T ≥ C C R CNT\geq CCR CNT≥CCR时输出低电平，其他CCR值以此类推。

  • 中心对齐模式
    中心对齐模式
    这里使用的是PWM1、上/下计数模式，ARR=8那么计数器寄存器从0计数到8后又从8计数到0共16个单位。可以看到，设置CCR=4在 C N T ≤ C C R CNT\leq CCR CNT≤CCR时REF输出高电平，在 C N T ≥ C C R CNT\geq CCR CNT≥CCR时输出低电平，其他CCR值以此类推。

综上可以得出PWM基本结构总结如下
PWM基本结构
相应的参数计算如下

  • PWM信号的频率为 C K _ P S C ( P S C + 1 ) ⋅ ( A R R + 1 ) \frac{CK\_PSC}{(PSC+1)\cdot (ARR+1)} (PSC+1)⋅(ARR+1)CK_PSC​
  • PWM信号的占空比为 C C R A R R + 1 \frac{CCR}{ARR+1} ARR+1CCR​
  • PWM信号分辨率为 1 A R R + 1 \frac{1}{ARR+1} ARR+11​

这里给出定时器TIM的回调函数，有5种，分析如下

  ==============================================================================##### TIM Callbacks functions #####==============================================================================[..]This section provides TIM callback functions:(+) TIM Period elapsed callback			非阻塞模式下定时器超时回调函数(+) TIM Output Compare callback			非阻塞模式下定时器输出比较回调函数(+) TIM Input capture callback			(+) TIM Trigger callback(+) TIM Error callback

这里给出通用定时器PWM输出配置步骤

  • 配置TIM，设置自动重装载值、预分频系数和计数模式等
  • 使能TIM时钟，配置输出比较模式，开启PWM模式
  • 配置TIM底层驱动，设置输出通道GPIO

具体代码实现如下

  • tim.c文件
/*
*********************************************************************************************************
*	                                   Module Description
*
*	通用定时器模块
*	- 使用通用定时器TIM3产生PWM波
*	- 通过Channel2输出PWM
*********************************************************************************************************
*/
#include "bsp.h"/* private variables */
TIM_HandleTypeDef TIM3_HandleStructure;/* private function prototypes */
void general_tim3_Config(uint16_t _arr, uint16_t _psc);/*
**********************************************************************************
*   @brief   定时器初始化 
*   @param	  None
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void bsp_InitTim()
{general_tim3_Config(500 - 1, 84 - 1);
}/*
**********************************************************************************
*   @brief    将TIM3配置为定时器
*   @param	  两个参数
*				- _arr：自动重装值
*				- _psc：预分频系数
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void general_tim3_Config(uint16_t _arr, uint16_t _psc)
{TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_InitStructure = {0};GTIM_PWM_CLK_ENABLE();															// 使能TIM时钟TIM3_HandleStructure.Instance 				= GTIM_PWM;							// 定时器基地址TIM3_HandleStructure.Init.Prescaler 		= _psc;								// 预分频系数TIM3_HandleStructure.Init.Period 			= _arr;								// 自动重装载值TIM3_HandleStructure.Init.CounterMode 		= TIM_COUNTERMODE_UP;				// 递增计数TIM3_HandleStructure.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;	// 自动重装载预装载使能if(HAL_TIM_PWM_Init(&TIM3_HandleStructure) != HAL_OK)							// PWM模式初始化{Error_Handler();}TIM_OC_InitStructure.OCMode 				= TIM_OCMODE_PWM1;					// PWM模式1TIM_OC_InitStructure.Pulse 					= _arr / 2;							// 占空比TIM_OC_InitStructure.OCPolarity				= TIM_OCPOLARITY_LOW;				// 低电平有效TIM_OC_InitStructure.OCFastMode				= TIM_OCFAST_DISABLE;				// 失能快速输出比较HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM3_HandleStructure, &TIM_OC_InitStructure, GTIM_PWM_CHANNEL);if(HAL_TIM_PWM_Start(&TIM3_HandleStructure, GTIM_PWM_CHANNEL) != HAL_OK)		// 开启PWM模式{Error_Handler();}
}/*
**********************************************************************************
*   @brief    TIM3底层驱动，配置输出通道GPIO
*   @param	  TIM_HandleTypeDef *htim
*   @return	  None
*   @note	  
**********************************************************************************
*/
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == GTIM_PWM){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GTIM_PWM_GPIO_CLK_ENABLE();								// GPIO端口时钟使能GPIO_InitStructure.Pin 			= GTIM_PWM_GPIO_PIN;	// PWM输出GPIO引脚配置GPIO_InitStructure.Mode 		= GPIO_MODE_AF_PP;		// PWM输出GPIO推挽输出GPIO_InitStructure.Alternate 	= GTIM_PWM_GPIO_AF;		// PWM输出GPIO复用模式GPIO_InitStructure.Speed 		= GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;	// PWM输出GPIO端口速度HAL_GPIO_Init(GTIM_PWM_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);}
}
  • tim.h文件
#ifndef __BSP_GTIM_H
#define __BSP_GTIM_H/* private define */
#define GTIM_PWM_GPIO_PORT			GPIOA
#define GTIM_PWM_GPIO_PIN			GPIO_PIN_7
#define GTIM_PWM_GPIO_CLK_ENABLE()	do{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while(0)
#define GTIM_PWM_GPIO_AF			GPIO_AF2_TIM3// TIM重映射
#define GTIM_PWM					TIM3
#define GTIM_PWM_CHANNEL			TIM_CHANNEL_2
#define GTIM_PWM_CCR				TIM3->CCR1
#define GTIM_PWM_CLK_ENABLE()		do{__TIM3_CLK_ENABLE();}while(0)
#define GTIM_PWM_IRQn				TIM3_IRQn/* public statement */
void bsp_InitTim();#endif

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