HAL庫(kù) CubeMX 配置 高級(jí)定時(shí)器 TIM1 詳解

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：
通過(guò)CUbeMX+HAL，配置TIM1，1s中斷一次，閃爍LED。
一、常用型號(hào)的TIM時(shí)鐘頻率1. STM32F103系列：
所有 TIM 的時(shí)鐘頻率都是72MHz；
F103C8不帶基本定時(shí)器，F(xiàn)103RC及以上才帶基本定時(shí)器。
2、STM32F407系列：
TIM1、8、9、10、11的時(shí)鐘頻率是168MHz；
其它TIM的時(shí)鐘頻率是84MHz。   
二、CubeMX配置        這里使用現(xiàn)有的CubeMX工程，略過(guò)工程配置部分。
        如果學(xué)習(xí)如何新建CubeMX工程, 可以參考下面文章：
        STM32CubeMX新建一個(gè)工程_STM32F103
        STM32CubeMX新建一個(gè)工程_STM32F407
        使用CubeMX對(duì)定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)配置，過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單便捷。
        我們只需配置幾個(gè)重要參數(shù)：時(shí)鐘源、PSC、ARR、中斷。
1、主要參數(shù)配置

主要參數(shù)講解：
        ① Prescaler（預(yù)分頻系數(shù)）：即PSC寄存器值。簡(jiǎn)單地理解：內(nèi)部時(shí)鐘分頻后再給CNT計(jì)數(shù)器使用，用于控制每一計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)長(zhǎng)。按上文內(nèi)容得知，STM32F407的TIM1時(shí)鐘是168M，在設(shè)置預(yù)分頻為168后，計(jì)數(shù)脈沖頻率：168MHz÷168=1MHz，即每秒產(chǎn)生1百萬(wàn)個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)，每個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)長(zhǎng)：1秒/1M=1us。
        ② Counter Mode (計(jì)數(shù)方向):  向上計(jì)數(shù);   
        ③ Counter Period (計(jì)數(shù)周期):  即ARR寄存器值，多少個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作為1個(gè)波形周期。
        ④ Repetition Counter(重復(fù)計(jì)數(shù)器):   簡(jiǎn)單地理解，多少個(gè)周期才觸發(fā)1次中斷;
        ⑤ auto-reload preload (自動(dòng)重載值的預(yù)裝載):  當(dāng)改變周期值A(chǔ)RR時(shí)，是否等到下一個(gè)更新事件再寫入數(shù)值，使得數(shù)值的更改不影響執(zhí)行中的波形。

2、打開中斷
        高級(jí)定時(shí)器，和通用定時(shí)器不同，即使沒(méi)有使能通道，也有多種中斷。
        本篇只使用了周期更新中斷，如下圖,  打勾: update interrupt (更新中斷) 。
        當(dāng)計(jì)數(shù)器(CNT)的值，達(dá)到周期值(ARR)時(shí)，就會(huì)觸發(fā)中斷。
        注意：打勾中斷后，生成的代碼，只是幫我們添加了中斷的配置; 而中斷的開啟，需要使用代碼“手動(dòng)”開啟。

三、編寫代碼        代碼共為3部分：初始化配置、開啟TIM、中斷回調(diào)函數(shù)。

1、初始化配置
        CubeMX根據(jù)我們的配置，已生成好了初始化代碼，我們不用管它。
        如果想查看它的初始化實(shí)現(xiàn)過(guò)程，可以雙擊 "tim.c"。

2、開啟TIM、中斷
        謹(jǐn)記一個(gè)，當(dāng)我們使用CubeMX配置外設(shè)功能時(shí)，它只是根據(jù)參數(shù)的配置生成初始化代碼（即上面的第1步），而不會(huì)主動(dòng)開啟外設(shè)功能，特別是中斷的開啟，如TIM、ADC、UART等。
        所以，我們需要在main.c中，“手動(dòng)”開啟TIM1。
        如下圖，在while前，添加：
        HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

        調(diào)用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)后，TIM1就會(huì)開始工作。
        下面是它的工作原理，硬件自動(dòng)運(yùn)行，不用干預(yù)，我們只需大概地知道工作過(guò)程、原理：
        ① TIM會(huì)自動(dòng)檢測(cè)脈沖信號(hào)，每來(lái)一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器CNT就會(huì)硬件自動(dòng)加1。
        ② 當(dāng)寄存器CNT的計(jì)數(shù)值==設(shè)定的自動(dòng)重裝載值A(chǔ)RR，就會(huì)產(chǎn)生溢出中斷。
        ③ 發(fā)生溢出中斷時(shí)，CNT值被硬件置0，開始新一輪計(jì)數(shù); 硬件自動(dòng)找尋中斷服務(wù)函數(shù)入口。
        使用CubeMX生成的HAL代碼，我們不需要像使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)時(shí)那樣自己編寫中斷函數(shù)，CubeMX已幫我們整理好中斷函數(shù)的跳轉(zhuǎn)，只需要重寫中斷回調(diào)函數(shù)。

3、重寫TIM1的中斷回調(diào)函數(shù)
        按上面CubeMX的配置，我們使用了周期中斷(計(jì)數(shù)器CNT溢出)，當(dāng)中斷觸發(fā)時(shí)，硬件會(huì)自動(dòng)調(diào)用相關(guān)的中斷服務(wù)函數(shù)，而中斷服務(wù)函數(shù)里，CubeMX的工程會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù)：
        HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();
        即：即1周期結(jié)束，硬件自動(dòng)調(diào)用中斷服務(wù)函數(shù)，繼而調(diào)用回調(diào)函數(shù)，我們無(wú)需干預(yù)。
        我們只需在工程中任意一個(gè)c文件里編寫這個(gè)回調(diào)函數(shù)。
        習(xí)慣上，會(huì)在main.c的尾部編寫這個(gè)函數(shù)。
        如下圖，我們?cè)趍ain.c的  注釋行 /* USER CODE BEGIN 4 */ 下面編寫它。
        如果工程中已有這個(gè)函數(shù)，我們只需在函數(shù)內(nèi)增加TIM2的判斷部分;
        如果工程中沒(méi)有這個(gè)函數(shù)，增加即可。
        注意：所有TIM的計(jì)數(shù)器溢出中斷(即1周期結(jié)束),  都會(huì)統(tǒng)一調(diào)用它。

        在這個(gè)回調(diào)函數(shù)中，我們執(zhí)行的動(dòng)作是：每1000ms, 反轉(zhuǎn)PB2電平(LED）。
        如果你的開發(fā)板上，PB2引腳接的是 LED, 而且也初始化成輸出模式，它就會(huì)每1秒閃爍1次。

4、優(yōu)化思路：
        上述操作，將會(huì)每1s進(jìn)入1000次中斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變量cnt累加到1000后，才反轉(zhuǎn)LED。
        頻繁地出入中斷，大大地浪費(fèi)著芯片運(yùn)行資源。本篇如此設(shè)計(jì)，僅為了直觀地展示和理解。
        我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量地節(jié)省運(yùn)行資源。
        上面的定時(shí)操作，有多種優(yōu)化的方法：
        方法1：原參數(shù)不改，重復(fù)計(jì)數(shù)器Repetition Counter改為1000, 即1000個(gè)周期才產(chǎn)生1次中斷;
        方法2：psc改為16800(脈沖0.0001s)，ARR改為10000(1萬(wàn)個(gè)脈沖組成1周期)
        然后，修改回調(diào)函數(shù)，取消計(jì)數(shù)判斷那部分。
        這樣修改后，將會(huì)每1s進(jìn)入1次中斷，調(diào)用回調(diào)函數(shù)1次，能有效地節(jié)省運(yùn)行資源。