STM32中定時器全功能代碼實現(xiàn)（3）

1 前言

前幾期我們介紹了STM32CubeMX中關(guān)于定時器的各個配置參數(shù)及其功能，本期我們來介紹各個功能的具體代碼實現(xiàn)。

分別是：定時器中斷，PWM模式，輸出捕獲模式，比較輸出模式，強制輸出模式。

進行時鐘配置，這里主頻是170MHZ，定時器時鐘為170MHZ。

2 定時器中斷

打開CubeMX,配置定時器分頻系數(shù)為170-1，周期計數(shù)值為1000，主頻為170MHZ。由此我們可以計算一次溢出的為：

170M/(170+1)/1000 = 1000即1ms一次。

開啟定時器中斷以確保我們的定時器中斷回調(diào)函數(shù)能被正常觸發(fā)。

接著選擇好編譯器和文件路徑和文件名（ 不要用中文路徑）生成工程。

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);
/* USER CODE END 2 */

添加啟動定時器并啟用中斷的函數(shù)，參數(shù)為我們開啟的定時器句柄。

//開啟定時器并開啟中斷
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);
//開啟定時器不開啟中斷
//HAL_TIM_Base_Start(&htim1);

當然也有不啟用中斷的，后者僅僅開啟定時器計數(shù)功能，但是會發(fā)生定時器溢出產(chǎn)生事件更新，不過不會觸發(fā)中斷請求。

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
static int number = 0;
if(htim->Instance == TIM1) // 判斷是否是 TIM1 觸發(fā)的中斷
{
// 1ms觸發(fā)一次
number++;
if(number==1000)
{
//1ms*1000 = 1s
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);
number = 0;//清零
}
}
}

接著我們需要重寫定時器中斷回調(diào)函數(shù)來實現(xiàn)我們的功能，由于我們定時器是1ms觸發(fā)一次，因此我們使用一個計數(shù)器來判斷觸發(fā)的次數(shù)。當我們定時時間到達1s時，使我們的LED燈翻轉(zhuǎn)。

我們可以看到，中斷回調(diào)函數(shù)在底層被一個虛函數(shù)定義，這段注釋告訴用戶，不要修改這個函數(shù)的默認實現(xiàn)。如果需要自定義的回調(diào)行為，應該在用戶的代碼中重新實現(xiàn)這個回調(diào)函數(shù)。

當我們在程序中需要修改定時器觸發(fā)時間的時候，我們可以重新修改定時器的參數(shù)并進行初始化。

htim1.Init.Prescaler = new_prescaler;//新的分頻系數(shù)
htim1.Init.Period = new_arr;//新的周期值
HAL_TIM_Base_Init(&htim1); // 重新初始化定時器
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1); // 重新啟動定時器

下面要用。

3 PWM模式

上面我們設(shè)置了定時器的單周期參數(shù)為1000,接著我們設(shè)置PWM的比較值（Output compare preload）為500，那么占空比就是：500/1000 = 50%。

接著生成我們的代碼。

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
/* USER CODE END 2 */

啟動定時器PWM，參數(shù)分別為定時器句柄和通道。

這樣子我們通道一對應的IO就可以輸出方波了。

htim1.Init.Prescaler = new_prescaler;//新的分頻系數(shù)
htim1.Init.Period = new_arr;//新的周期值
HAL_TIM_Base_Init(&htim1); // 重新初始化定時器
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1); // 重新啟動PWM

通過修改定時器的計數(shù)頻率來修改PWM的頻率。

/* USER CODE BEGIN 2 */
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, duty); //修改占空比
/* USER CODE END 2 */

通過修改通道的比較值CCR來改變PWM的占空比 = CCR/ARR.

4 輸入捕獲

通道配置為輸入捕獲之后，需要注意捕獲模式是上升沿捕獲、下降沿捕獲還是雙邊捕獲。

這里要開啟中斷，我們需要使用中斷回調(diào)函數(shù)。

HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 啟動定時器并使能中斷
調(diào)用開啟輸入捕獲的函數(shù)，接著重寫輸入捕獲的回調(diào)函數(shù)。

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
static uint32_t last_capture = 0; // 上次捕獲的計數(shù)值
uint32_t capture_value = 0;
if (htim->Instance == TIM1) // 判斷是否是定時器1觸發(fā)的中斷
{
capture_value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); // 讀取捕獲
// 計算捕獲值之間的時間差（信號周期或脈沖寬度）
if (capture_value > last_capture)
{
uint32_t pulse_width = capture_value - last_capture; // 計算脈沖寬度
last_capture = capture_value; // 更新上次捕獲值
}
}
}

當外部信號來臨的時候，我們可以讀取通道值來獲得當前的計數(shù)值。通過比較兩次的計數(shù)值可以知道兩個信號之間的觸發(fā)事件。

這種方法我們也可以用來測量PWM的高低電平時間。通過修改觸發(fā)方式，當上升沿觸發(fā)的時候，修改觸發(fā)方式為下降沿，就可以知道高電平的時間。反過來就可以知道低電平的時間。

// 輸入捕獲中斷回調(diào)函數(shù)
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
capture_value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); // 讀取捕獲值
if (htim->Instance == TIM1) // 判斷是否是定時器2觸發(fā)的中斷
{
if (capture_value > last_capture) // 如果是上升沿
{
// 處理上升沿捕獲邏輯
printf("上升沿時間: %lun", capture_value);
// 修改下一次捕獲為下降沿觸發(fā)
TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};
sConfigIC.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING; // 設(shè)置為下降沿觸發(fā)
sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; // 直接從輸入端口獲取信號
sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不進行預分頻
sConfigIC.ICFilter = 0; // 無輸入濾波器
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1); // 配置通道1為下降沿觸發(fā)
}
else // 如果是下降沿
{
// 處理下降沿捕獲邏輯
printf("下降沿時間: %lun", capture_value);
// 修改下一次捕獲為上升沿觸發(fā)
TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};
sConfigIC.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING; // 設(shè)置為上升沿觸發(fā)
sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; // 直接從輸入端口獲取信號
sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不進行預分頻
sConfigIC.ICFilter = 0; // 無輸入濾波器
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1); // 配置通道1為上升沿觸發(fā)
}
last_capture = capture_value; // 更新上次捕獲值
}
}

5 比較輸出

比較輸出的配置和PWM模式的差不多。

HAL_TIM_OC_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); // 啟動通道1的輸出比較

利用該函數(shù)開啟通道的比較輸出的功能，它除了能輸出PWM波之外，還可以在比較值的時候觸發(fā)中斷回調(diào)函數(shù)。

void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == TIM1) // 檢查是否是TIM1的比較輸出中斷
{

}
}

并且，當我們把模式修改為電平翻轉(zhuǎn)之后，可以讓通道實現(xiàn)方波輸出。

6 強制輸出

強制輸出模式勝在可以使用軟件強制修改引腳高低電平。

利用如下函數(shù)實現(xiàn)強制輸出。

// 配置強制輸出模式為強制低電平
__HAL_TIM_OC_SET_FORCED_ACTION(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_OCFORCE_LOW);
// 或者配置強制輸出模式為強制高電平
// __HAL_TIM_OC_SET_FORCED_ACTION(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_OCFORCE_HIGH);

通過在定時器溢出、比較事件或外部觸發(fā)事件發(fā)生時，強制定時器輸出高電平或低電平，可以靈活地控制STM32微控制器的輸出行為。