【STM32单片机_(HAL库)】4-1【定时器TIM】定时器中断点灯实验

介绍

在嵌入式系统中，定时器(TIM)是一个非常重要的外设，它可以用于计时、产生PWM信号、输入捕获、输出比较等。本文将探讨如何使用STM32的硬件抽象层(HAL)库，通过定时器中断来控制LED的点亮和熄灭。

应用使用场景

• 周期性事件：例如心跳信号、状态指示灯。
• 精准延时：需要精确的时间控制，例如传感器数据采集。
• 频率测量：利用输入捕获功能测量信号频率。
• PWM控制：例如舵机控制和电机驱动。

原理解释

定时器通过内部时钟源（如APB1或APB2）进行计数。当计数器达到预设值时触发中断，我们可以在中断处理函数中执行特定操作，例如切换LED的状态。

算法原理流程图

算法原理解释

1. 初始化GPIO：配置LED所连接的GPIO端口为输出模式。
2. 初始化定时器：设置定时器的时基，决定中断触发的频率。
3. 启用中断：使能定时器中断，并设置优先级。
4. 进入主循环：程序进入主循环，主要处理其他任务。
5. 处理中断：当定时器溢出时触发中断，在中断处理函数中完成LED状态的切换。

实际详细应用代码示例实现

初始化及主函数

#include "stm32f4xx_hal.h"

TIM_HandleTypeDef htim2;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if (htim->Instance == TIM2)
  {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_12); // 切换LED状态
  }
}

时钟及GPIO初始化

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
  HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |
                                RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5);
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
}

static void MX_TIM2_Init(void)
{
  __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 8399;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 9999;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  HAL_TIM_Base_Init(&htim2);

  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig);

  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig);
}

测试代码

测试代码与应用代码基本一致，因为我们主要测试定时器中断是否能够正确点亮和熄灭LED。

部署场景

1. 硬件准备：
   • STM32开发板
   • 一颗LED及其限流电阻
2. 软件环境：
   • STM32CubeMX生成项目框架
   • Keil MDK编译代码并下载到开发板

材料链接

• STM32 官方文档
• STM32CubeMX 下载
• Keil MDK 下载

总结

通过本次实验，我们了解了如何使用STM32的定时器中断来控制LED的点亮和熄灭。定时器在嵌入式系统中有广泛的应用，可以用于实现各种时序控制任务。

未来展望

随着技术的发展，定时器将会变得更加精确和多功能。未来我们可以探索更多高级应用，如通过DMA实现高效的数据传输、复杂的PWM波形生成等，进一步提升嵌入式系统的性能和功能。