Basic таймеры в STM32. Работаем с простыми таймерами STM32 F4 discovery Stm32 прерывания по таймеру

В статье приведено описание таймеров 32-разрядных ARM-микроконтроллеров серии STM32 от компании STMicroelectronics. Рассмотрена архитектура и состав регистров базовых таймеров, а также приведены практические примеры программ.

Для любого микроконтроллера тай-мер является одним из важнейших узлов, который позволяет очень точно отсчитывать интервалы времени, счи-тать импульсы, поступающие на вхо-ды, генерировать внутренние преры-вания, формировать сигналы с широт-но-импульсной модуляцией (ШИМ) и поддерживать процессы прямого доступа к памяти (ПДП).

Микроконтроллер STM32 имеет в своём составе несколько типов тай-меров, отличающихся друг от друга по функциональному назначению. Первый тип таймеров является са-мым простым и представляет собой базовые таймеры (Basic Timers). К дан-ному типу принадлежат таймеры TIM6 и TIM7. Эти таймеры очень про-сто настраиваются и управляются при помощи минимума регистров. Они способны отсчитывать интерва-лы времени и генерировать прерыва-ния при достижении таймером задан-ного значения.
Второй тип представляет собой тай-меры общего назначения (General-Purpose Timers). К нему относятся тай-меры с TIM2 по TIM5 и таймеры с TIM12 по TIM17. Они могут генерировать ШИМ, считать импульсы, поступаю-щие на определённые выводы микро- контроллера, обрабатывать сигналы от энкодера и т.п.

Третий тип определяет таймеры с развитым управлением (Advanced-Control Timer). К этому типу относит-ся таймер TIM1, который способен выполнять все перечисленные выше операции. Кроме того, на основе дан-ного таймера можно построить устрой-ство, способное управлять трёхфазным электроприводом.

Устройство базового таймера

Рассмотрим устройство и работу базового таймера, структурная схема которого представлена на рисунке. Базовый таймер построен на осно-ве 16-битных регистров. Его основой является счётный регистр TIMx_CNT. (Здесь и далее символ «х» заменяет номер 6 или 7 для базовых таймеров TIM6 и TIM7 соответственно.) Предва-рительный делитель TIMx_PSC позво-ляет регулировать частоту тактовых импульсов для счётного регистра, а регистр автозагрузки TIMx_ARR даёт возможность задавать диапазон отсчё-та таймера. Контроллер запуска и синхронизации вместе с регистрами управления и состояния служат для организации режима работы тайме-ра и позволяют контролировать его функционирование.

Благодаря своей организации счёт-чик таймера может считать в прямом и в обратном направлении, а также до середины заданного диапазона в прямом, а затем в обратном направлении. На вход базового таймера может подаваться сигнал от нескольких источников, в том числе тактовый сигнал синхронизации от шины APB1, внешний сигнал или выходной сигнал других таймеров, подаваемый на выводы захвата и сравнения. Таймеры TIM6 и TIM7 тактируются от шины APB1. Если использовать кварцевый резонатор с частотой 8 МГц и заводские настройки тактирования по умолчанию, то тактовая частота с шины синхронизации APB1 составит 24 МГц.

Регистры базового таймера

В таблице приведена карта регистров для базовых таймеров TIM6 и TIM7. Базовые таймеры включают в свой состав следующие 8 регистров:

●● TIMx_CNT – Counter (счётный ре-гистр);
●● TIMx_PSC – Prescaler (предваритель-ный делитель);
●● TIMx_ARR – Auto Reload Register (регистр автоматической загрузки);
●● TIMx_CR1 – Control Register 1 (регистр управления 1);
●● TIMx_CR2 – Control Register 2 (ре-гистр управления 2);
●● TIMx_DIER – DMA Interrupt Enable Register (регистр разрешения ПДП и прерываний);
●● TIMx_SR – Status Register (статусный регистр);
●● TIMx_EGR – Event Generation Register (регистр генерации событий).

Регистры TIMx_CNT, TIMx_PSC и TIMx_ARR используют 16 информа-ционных разрядов и позволяют запи-сывать значения от 0 до 65535. Частота тактовых импульсов для счётного регистра TIMx_CNT, прошед-ших через делитель TIMx_PSC, рассчи-тывается по формуле: Fcnt = Fin/(PSC + 1), где Fcnt – частота импульсов счётно-го регистра таймера; Fin – тактовая частота; PSC – содержимое регистра TIMx_PSC таймера, определяющее коэффициент деления. Если записать в регистр TIMx_PSC значение 23999, то счётный регистр TIMx_CNT при тактовой частоте 24 МГц будет изменять своё значение 1000 раз в секунду. Регистр автоматической загрузки хранит значение для загрузки счёт-ного регистра TIMx_CNT. Обновление содержимого регистра TIMx_CNT про-изводится после его переполнения или обнуления, в зависимости от заданно-го для него направления счёта. Регистр управления TIMх_CR1 име-ет несколько управляющих разрядов. Разряд ARPE разрешает и запрещает буферирование записи в регистр авто-матической загрузки TIMx_ARR. Если этот бит равен нулю, то при записи нового значения в TIMx_ARR оно будет загружено в него сразу. Если бит ARPE равен единице, то загрузка в регистр произойдёт после события достиже-ния счётным регистром предельного значения. Разряд OPM включает режим «одно-го импульса». Если он установлен, после переполнения счётного регистра счёт останавливается и происходит сброс разряда CEN. Разряд UDIS разрешает и запрещает генерирование события от таймера. Если он обнулён, то событие будет гене-рироваться при наступлении условия генерирования события, то есть при переполнении таймера или при про-граммной установке в регистре TIMx_ EGR разряда UG. Разряд CEN включает и отключает таймер. Если обнулить этот разряд, то будет остановлен счёт, а при его уста-новке счёт будет продолжен. Входной делитель при этом начнёт счёт с нуля. Регистр управления TIMх_CR2 име-ет три управляющих разряда MMS2… MMS0, которые определяют режим мастера для таймера. В регистре TIMx_DIER использует-ся два разряда. Разряд UDE разреша-ет и запрещает выдавать запрос DMA (ПДП) при возникновении события. Разряд UIE разрешает и запрещает пре-рывание от таймера. В регистре TIMx_SR задействован только один разряд UIF в качестве фла-га прерывания. Он устанавливается аппаратно, при возникновении собы-тия от таймера. Сбрасывать его нужно программно. Регистр TIMx_EGR содержит разряд UG, который позволяет программно генерировать событие «переполне-ние счётного регистра». При установ-ке этого разряда, происходит генера-ция события и сброс счётного регистра и предварительного делителя. Обнуля-ется этот разряд аппаратно. Благода-ря этому разряду можно программно генерировать событие от таймера, и тем самым принудительно вызывать функ-цию обработчика прерывания таймера.

Рассмотрим назначение регистров управления и состояния таймера на конкретных примерах программ.

Примеры программ

Для запуска таймера необходи-мо выполнить несколько операций, таких как подача тактирования на тай-мер и инициализация его регистров. Рассмотрим эти операции на основе примеров программ для работы с тай мерами. Довольно часто в процессе програм-мирования возникает задача реализа-ции временных задержек. Для реше-ния данной задачи необходима функ-ция формирования задержки. Пример такой функции на основе базово-го таймера TIM7 для STM32 приведён в листинге 1.

Листинг 1

#define FAPB1 24000000 // Тактовая частота шины APB1 // Функция задержки в миллисекундах и микросекундах void delay(unsigned char t, unsigned int n){ // Загрузить регистр предварительного делителя PSC If(t = = 0) TIM7->PSC = FAPB1/1000000-1; // для отсчёта микросекунд If(t = = 1) TIM7->PSC = FAPB1/1000-1; // для отсчёта миллисекунд TIM7->ARR = n; // Загрузить число отсчётов в регистр автозагрузки ARR TIM7->EGR |= TIM_EGR_UG; // Сгенерировать событие обновления // для записи данных в регистры PSC и ARR TIM7->CR1 |= TIM_CR1_CEN|TIM_CR1_OPM; // Пуск таймера //путём записи бита разрешения счёта CEN //и бита режима одного прохода OPM в регистр управления CR1 while (TIM7->CR1&TIM_CR1_CEN != 0); // Ожидание окончания счёта }

Эта функция может формировать задержки в микросекундах или мил-лисекундах в зависимости от парамет ра «t». Длительность задержки задаётся параметром «n». В данной программе задействован режим одного прохода таймера TIM7, при котором счётный регистр CNT выполняет счёт до значения переполне-ния, записанного в регистре ARR. Когда эти значения сравняются, таймер оста-новится. Факт остановки таймера ожи-дается в цикле while, путём проверки бита CEN статусного регистра CR1. Включение тактирования таймеров производится однократно в главном модуле программы при их инициали-зации. Базовые таймеры подключены к шине APB1, поэтому подача такто-вых импульсов выглядит следующим образом:

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_ TIM6EN; // Включить тактирование на TIM6 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_ TIM7EN; // Включить тактирование на TIM7

Описанный выше программный спо-соб формирования задержки имеет существенный недостаток, связанный с тем, что процессор вынужден зани-маться опросом флага на протяжении всего времени задержки и поэтому не имеет возможности в это время выпол-нять другие задачи. Устранить такой недостаток можно с помощью использо-вания режима прерываний от таймера. Функции обработки прерывания для базовых таймеров обычно выгля-дят следующим образом:

Void TIM7_IRQHandler(){ TIM7->SR = ~TIM_SR_UIF; // Обнулить флаг //Выполнить операции } void TIM6_DAC_IRQHandler(){ //Если событие от TIM6 if(TIM6->SR & TIM_SR_UIF){ TIM6->SR =~ TIM_SR_UIF; // Обнулить флаг //Выполнить операции } }

Рассмотрим пример программы для организации задержки на базовом тай-мере TIM6, которая использует преры-вания от таймера. Для контроля выпол-нения программы задействуем один из выводов микроконтроллера для управ-ления светодиодными индикаторами, которые должны будут переключаться с периодичностью, определяемой про-граммной задержкой, организованной на таймере TIM6. Пример такой программы приведён в листинге 2.

Листинг 2

// Подключение библиотек #include #include #include #include #include // Назначение выводов для светодиодных индикаторов enum { LED1 = GPIO_Pin_8, LED2 = GPIO_Pin_9 }; // Функция инициализации портов управления светодиодными индикаторами void init_leds() { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); GPIO_InitTypeDef gpio; GPIO_StructInit(&gpio); gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; gpio.GPIO_Pin = LED1 | LED2; GPIO_Init(GPIOC, &gpio); } //Функция инициализации таймера TIM6 void init_timer_TIM6() { // Включить тактирование таймера RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); TIM_TimeBaseInitTypeDef base_timer; TIM_TimeBaseStructInit(&base_timer); // Задать делитель равным 23999 base_timer.TIM_Prescaler = 24000 - 1; // Задать период равным 500 мс base_timer.TIM_Period = 500; TIM_TimeBaseInit(TIM6, &base_timer); // Разрешить прерывание по переполнению счётчика таймера TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE); //Включить таймер TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); //Разрешить обработку прерывания по переполнению счётчика таймера NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn); } //Функция обработки прерывания таймера void TIM6_DAC_IRQHandler(){ // Если произошло прерывание по переполнению счётчика таймера TIM6 if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) { //Обнулить бит обрабатываемого прерывания TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); //Инвертировать состояние светодиодных индикаторов GPIO_Write(GPIOC, GPIO_ReadOutputData(GPIOC) ^ (LED1 | LED2)); } } // Главный модуль программы int main() { init_leds(); GPIO_SetBits(GPIOC, LED1); GPIO_ResetBits(GPIOC, LED2); init_timer_TIM6(); while (1) { // Место для других команд } }

В данной программе функция задержки вызывается один раз, после чего процессор может выполнять дру-гие операции, а таймер будет регуляр-но формировать прерывания с задан-ным интервалом задержки. Аналогичную программу можно напи-сать и для таймера TIM7. Отличие такой программы будет состоять в именах реги-стров и названии обработчика прерыва-ния. Обработчик прерывания таймера TIM6 имеет одну особенность, связанную с тем, что вектор обработки прерывания этого таймера объединён с прерывани-ем от цифро-аналогового преобразова-теля (ЦАП). Поэтому в функции обработ-чика прерывания выполняется проверка источника прерывания. Подробнее озна-комиться с таймерами микроконтролле-ра STM32 можно на сайте St.com . Для таймера существует множество других задач, описанных выше, кото-рые он может успешно решить. Поэто-му его применение в программе значи-тельно облегчает нагрузку на процес-сор и делает программу эффективнее.

В любом современном контроллере есть таймеры . В этой статье речь пойдёт о простых (базовых) таймерах stm32f4 discovery .
Это обычные таймеры. Они 16 битные с автоматической перезагрузкой. Кроме того имеется 16 битный программируемый делитель частоты . Есть возможность генерирования прерывания по переполнению счётчика и/или запросу DMA.

Приступим. Как и раньше я пользуюсь Eclipse + st-util в ubuntu linux

Первым делом подключаем заголовки:

#include #include #include #include #include

Ничего нового в этом нет. Если не ясно откуда они берутся либо читайте предыдущие статьи, либо открывайте файл и читайте.

Определим две константы. Одну для обозначения диодов, другую массив из техже диодов:

Const uint16_t LEDS = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; // все диоды const uint16_t LED = {GPIO_Pin_12, GPIO_Pin_13, GPIO_Pin_14, GPIO_Pin_15}; // массив с диодами

Скорее всего уже знакомая вам функция-инициализации периферии (то есть диодов) :

Void init_leds(){ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE); // разрешаем тактирование GPIO_InitTypeDef gpio; // структура GPIO_StructInit(&gpio); // заполняем стандартными значениями gpio.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // подтяжка резисторами gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // работаем как выход gpio.GPIO_Pin = LEDS; // все пины диодов GPIO_Init(GPIOD, &gpio);

Функция инициализатор таймера:

Void init_timer(){ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); // включаем тактирование таймера /* Другие параметры структуры TIM_TimeBaseInitTypeDef * не имеют смысла для базовых таймеров. */ TIM_TimeBaseInitTypeDef base_timer; TIM_TimeBaseStructInit(&base_timer); /* Делитель учитывается как TIM_Prescaler + 1, поэтому отнимаем 1 */ base_timer.TIM_Prescaler = 24000 - 1; // делитель 24000 base_timer.TIM_Period = 1000; //период 1000 импульсов TIM_TimeBaseInit(TIM6, &base_timer); /* Разрешаем прерывание по обновлению (в данном случае - * по переполнению) счётчика таймера TIM6. */ TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); // Включаем таймер /* Разрешаем обработку прерывания по переполнению счётчика * таймера TIM6. это же прерывание * отвечает и за опустошение ЦАП. */ NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn); }

Я прокомментировал код, так-что думаю всё ясно.
Ключевыми параметрами тут являются делитель (TIM_Prescaler) и период (TIM_Period) таймера. Это параметры, которые собственно и настраивают работу таймера.

К примеру, если у вас на STM32F4 DISCOVERY тактовая частота установлена в 48МГц, то на таймерах общего назначения частота 24МГц. Если установить делитель (TIM_Prescaler) в 24000 (частота счёта = 24МГц/24000 = 1КГц), а период (TIM_Period) в 1000, то таймер будет отсчитывать интервал в 1с.

Обратите внимание, что всё зависит от тактовой частоты. Её вы должны выяснить точно.

Так же отмечу, что на высоких частотах переключение светодиода по прерыванию существенно искажает значение частоты. При значении в 1МГц на выходе я получал примерно 250КГц, т.е. разница не приемлима. Такой результат видимо получается из-за затрат времени на выполнение прерывания.

Глобальная переменная - флаг горящего диода:

U16 flag = 0;

Обработчик прерывания, которое генерирует таймер. Т.к. этоже прерывание генерируется и при работе ЦАП, сначала проверяем, что сработало оно именно от таймера:

Void TIM6_DAC_IRQHandler(){ /* Так как этот обработчик вызывается и для ЦАП, нужно проверять, * произошло ли прерывание по переполнению счётчика таймера TIM6. */ if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) { flag++; if (flag>3) flag = 0; /* Очищаем бит обрабатываемого прерывания */ TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); GPIO_Write(GPIOD, LED); // зажигаем слудующий диод } }

Функция main:

Int main(){ init_leds(); init_timer(); do { } while(1); }

Цикл оставляем пустым. Счётчик выполняет свою работу асинхронно, а прерывание на то и прерывание, чтобы не зависеть от выполняемой в данный момент операции.

Добрый день. Сегодня набросаю первую статейку по таймерам в STM32. Вообще таймеры в STM32 настолько круты, что даже Шварцнегер нервно курит по крутости))) И изучать их придётся не в одной, и не в двух и не в трёх статьях. Но для начала не будем забивать себе сильно головы, а просто изучим первые простые таймеры и поработаем с ними.

В STM32 вообще существует три вида таймеров
1) базовые (basic timers)
2)общего назначения (general-purpose timers)
3)продвинутые (advanced-control timers)

Продвинутые таймеры самые крутые и в себе сочитают возможности двух предыдущих групп, плюс к этому ещё множество дополнительных функций типа работа с трёхфазными моторами и т.д. и т.п. До них нам ещё далеко, поэтому в данной части мы будем рассматривать работу с базовыми (basic timers).
Для начала давайте рассмотрим, какие есть таймеры на нашем процессоре STM32F407VG (вы смотрите про свои процессоры с которыми работаете)). В моём процессоре 14 таймеров — 12 — 16ти битных и 2 32 битных

Как мы видим на картинках к шине АРВ1 подключены таймеры TIM2, TIM3, TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12
А к шине АРВ2 — TIM1, TIM8, TIM9, TIM10, TIM11
Теперь давайте рассмотрим картинку настройки нашего тактирования в программе CubeMX. Систему тактирования я ещё отдельно опишу, так как без неё никуда, но просто пока покажу как можно затактировать наши таймеры используя внутренний источник тактирования HSI.
Вот наша стандартная настройка тактирования без всяких перемножителей частот и т.д. Её мы и будем использовать.

А вот вариант ускорения работы)) Но советую шаловливыми ручёнками туда сильно не лазить, а то может уложить процессор на лопатки)) Это всё мы потом изучим и рассмотрим.

Итак, открываем Reference Manual на F4 серию микроконтроллеров, и начинаем курить мануал. ДА, в STM32 не всё так просто, поэтому товарищи учите английский, и читайте мануалы, потому что без этого будете долго искать что к чему. Я раньше как то очень тяжко к чтению документации относился (видать потому что задачи были простыми и мне хватало обычных примеров из интернета). Ну а теперь читаем… читаем…читаем…
Продолжим…
Итак таймеры 6 и 7 являются базовыми таймерами. Сидят они на шине АРВ1 как мы видим на картинке из reference manual.

Базовые таймеры 6 и 7 — 16ти битные, имеют настраиваемый предделитель от 0 до 65535. Для этих таймеров есть вот такие регистры доступные для чтения\записи.
Counter Register (TIMx_CNT) — счётчик
Prescaler Register (TIMx_PSC) — предделитель
Auto-Reload Register (TIMx_ARR) — регистр перезагрузки

Не будем сильно углубляться в подробности работы, так как там страниц 10 описания доступных нам регистров и т.д, нам хватит трёх — написанных выше
Итак, что это за регистры и для чего они нам нужны. Да вот для чего. Решили мы тут срочно помигать светодиодом, удивить товарищей AVR-щиков например, и говорим — а давай кто быстрее настроит мигание одним светодиодом с периодом пол секунды, а вторым с периодом в секунду тот и выиграл. (кстати можно проделать подобный эксперимент))))
Для того чтобы это нам реализовать нужно всего 5 шагов — 1
1) Запустить CubeMX и создать проект под наш контроллер.
2)в CubeMX выставить работу таймеров
3) сгенерировать проект и открыть его в Keil uVision
4)проинициализировать таймеры (по одной строчке на таймер)
5)прописать в прерывании каждого таймера код постоянного изменения состояния ножки к которой подключен светодиод.
Итак, давайте это рассмотрим более подробно. Первым делом запускам нашу программу CubeMX
и настраиваем наши 2 вывода PD12 и PD13 на вывод (ножки куда подключены светодиоды). Устанавливаем для них режим GPIO_Output, и режим Output Push_Pull.
Далее слева активируем наши базовые таймеры 6 и 7.

Теперь переходим в вкладку конфигурации. Как мы помним, мы не стали ничего менять в настройках частот для нашего процессора, поэтому у нас все шины тактируюся частотой -16МГц. Теперь исходя из этого, и исходя из того что нам нужно получить, давайте настроим наши значения предделителей и регистра автоперезагрузки.

Как мы помним, нам нужно чтобы один светодиод мигал с частотой 1Гц (период 1000мсек), а второй с частотой 2Гц (период 500 мсек) . Как нам это получить — да очень просто. Так как предделитель на СТМ32 можно ставить любой, то мы просто вычислим его значение
Итак частота у нас 16 000 000 тиков в секундку, а нужно 1000 тиков в секунду. Значит 16 000 000 \ 1 000 = 16 000. Это число минус 1 и вписываем в значение предделителя. То есть число у нас получается 15999.
Теперь наш таймер тикает с частотой 1000 раз в секунду. Далее, мы должны указать когда же нам нужно прерывание по переполнению. Для этого мы записываем нужное нам число в Counter Period (autoreload register).
То есть нам нужно получить одно прерывание в секунду, а как мы помним наш таймер тикает 1 раз в милисекунду. В одной секнуде — 1000 мсек — значит это значение и вписываем в регистр автоперезагрузки.
Для того, чтобы получить прерывание раз в пол секунды — записываем соответсвенно — 500.

Итак — настроили, теперь можно смело генерировать наш проект. Сгенерировали, хорошо. осталось совсем чуток до момента мигания светодиодиками.
Открыли наш проект. У нас впринципе всё настроено и готово, только нужно запустить наши таймеры, так как хоть CubeMX всё за нас и делает — этим он уже не занимается. Итак- инициализируем
наши таймеры вот такими строчками

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);

Именно в нём и находятся наши обработчки прерывания для наших таймеров
Вот обработчик прерывания для таймера 7

void TIM7_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN TIM7_IRQn 0 */
/* USER CODE END TIM7_IRQn 0 */
HAL_TIM_IRQHandler(&htim7);
/* USER CODE BEGIN TIM7_IRQn 1 */
/* USER CODE END TIM7_IRQn 1 */
}

Вписываем в обработчик прерывания то что мы хотим делать — а мы хотим в каждом прерывании менять состояние наших ножек к которым подключены свтеодиоды.
Используем вот такую конструкцию — HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_13) ;

Собственно всё. Нажимаем F7, смотрим чтобы не было ошибок — и можем заливать всё это дел в наш подопытный процессор.
Ну и можем уже наслаждаться интересными перемигиваниями светодиодов.
Видео добавлю чуть позже, ну а пока как обычно правильна картинка. Ну и не забываем про благодарность))

Таймеры в STM32, как в принципе и вся периферия, являются очень навороченными. От обилия разных функций, которые могут выполнять таймеры может даже закружиться голова. Хотя, казалось бы, таймер он на то и таймер, чтобы просто считать. Но на деле все гораздо круче)

Мало того, что таймеры обладают такими широкими возможностями, так их еще несколько у каждого контроллера. И даже не два и не три, а больше! В общем, нахваливать все это можно бесконечно. Давайте уже разбираться, что и как работает. Итак, микроконтроллер STM32F103CB имеет:

3 таймера общего назначения (TIM2, TIM3, TIM4)
1 более продвинутый таймер с расширенными возможностями (TIM1)
2 WDT (WatchDog Timer)
1 SysTick Timer

Собственно таймеры общего назначения и таймер TIM1 не сильно отличаются друг от друга, так что ограничимся рассмотрением какого-нибудь одного таймера. К слову я остановил свой выбор на TIM4. Без особой причины, просто так захотелось =). Таймеры имеют 4 независимых канала, которые могут использоваться для:

Захвата сигнала
Сравнения
Генерации ШИМ
Генерации одиночного импульса

Переполнение
Захват сигнала
Сравнение
Событие-триггер

При наступлении любого из этих событий таймеры могут генерировать запрос к DMA (DMA – прямой доступ к памяти, уже скоро мы будем разбираться и с ним =)). Теперь немного подробнее о каждом из режимов работы таймеров.

Режим захвата сигнала. Очень удобно при работе таймера в этом режиме измерять период следования импульсов. Смотрите сами: приходит импульс, таймер кладет свое текущее значение счетчика в регистр TIM_CCR. По-быстрому забираем это значение и прячем в какую-нибудь переменную. Сидим, ждем следующий импульс. Опа! Импульс пришел, таймер снова сует значение счетчика в TIM_CCR , и нам остается только вычесть из этого значения то, которое мы предварительно сохранили. Это, наверное, самое простое использование этого режима таймера, но очень полезное. Отлавливать можно как передний фронт импульса, так и задний, так что возможности довольно велики.

Режим сравнения. Тут просто подключаем какой-нибудь канал таймера к соответствующему выводу, и как только таймер досчитает до определенного значения (оно в TIM_CCR ) состояние вывода изменится в зависимости от настройки режима (либо выставится в единицу, либо в ноль, либо изменится на противоположное).

Режим генерации ШИМ. Ну тут все скрыто в названии) В этом режиме таймер генерирует ШИМ! Наверно нет смысла что-то писать тут еще сейчас. Скоро будет примерчик как раз на ШИМ, там и поковыряем поподробнее.

Режим Dead-Time. Суть режима в том, что между сигналами на основном и комплементарном выводах таймера появляется определенная задержка. В интернете есть довольно много информации о том, где это можно и нужно применять.

Ну вот в принципе ооочень кратко об основных режимах работы таймера. Если будут вопросы про другие режимы, более специфические, пишите в Комментарии 😉

Надо бы потихоньку написать программку для работы с таймерами. Но сначала посмотрим, что есть в библиотеке Standard Peripheral Library. Итак, за таймеры несут ответственность файлы – stm32f10x_tim.h и stm32f10x_tim.c . Открываем первый и видим, что структура файла повторяет структуру файла для работы с GPIO, который мы рассматривали в предыдущей статье. Здесь описаны структуры и поля структур, которые нужны для конфигурирования таймеров. Правда здесь уже не одна, а несколько структур (режимов, а соответственно и настроек то у таймеров побольше, чем у портов ввода-вывода). Все поля структур снабжены комментариями, так что не должно тут возникать никаких проблем. Ну вот, например:

uint16_t TIM_OCMode; // Specifies the TIM mode.

Здесь будем задавать режим работы таймера. А вот еще:

uint16_t TIM_Channel; // Specifies the TIM channel.

Здесь выбираем канал таймера, ничего неожиданного) В общем все довольно прозрачно, если что спрашивайте =) С первым файлом понятно. А в файле stm32f10x_tim.c – готовые функции для работы с таймерами. Тоже все в целом ясно. Мы уже использовали библиотеку для работы с GPIO, теперь вот работаем с таймерами, и очевидно, что для разной периферии все очень похоже. Так что давайте создавать проект и писать программу.

Итак, запиливаем новый проект, добавляем все необходимые файлы:

Пишем код:

Необходимо отметить, что в поле TIM_Prescaler нужно записывать значение, на единицу меньшее, чем то, которое мы хотим получить.

/****************************timers.c*******************************/ #include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_rcc.h" #include "stm32f10x_gpio.h" #include "stm32f10x_tim.h" //При таком предделителе у меня получается один тик таймера на 10 мкс #define TIMER_PRESCALER 720 /*******************************************************************/ //Переменная для хранения предыдущего состояния вывода PB0 uint16_t previousState; GPIO_InitTypeDef port; TIM_TimeBaseInitTypeDef timer; /*******************************************************************/ void initAll() { //Включаем тактирование порта GPIOB и таймера TIM4 //Таймер 4 у нас висит на шине APB1 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE) ; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE) ; //Тут настраиваем порт PB0 на выход //Подробнее об этом в статье про GPIO GPIO_StructInit(& port) ; port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; port.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOB, & port) ; //А тут настройка таймера //Заполняем поля структуры дефолтными значениями TIM_TimeBaseStructInit(& timer) ; //Выставляем предделитель timer.TIM_Prescaler = TIMER_PRESCALER - 1 ; //Тут значение, досчитав до которого таймер сгенерирует прерывание //Кстати это значение мы будем менять в самом прерывании timer.TIM_Period = 50 ; //Инициализируем TIM4 нашими значениями TIM_TimeBaseInit(TIM4, & timer) ; } /*******************************************************************/ int main() { __enable_irq() ; initAll() ; //Настраиваем таймер для генерации прерывания по обновлению (переполнению) TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE) ; //Запускаем таймер TIM_Cmd(TIM4, ENABLE) ; //Разрешаем соответствующее прерывание NVIC_EnableIRQ(TIM4_IRQn) ; while (1 ) { //Бесконечно тупим) Вся полезная работа – в прерывании __NOP() ; } } /*******************************************************************/ //Если на выходе был 0.. timer.TIM_Period = 50 ; TIM_TimeBaseInit(TIM4, & timer) ; //Очищаем бит прерывания TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update) ; } else { //Выставляем ноль на выходе timer.TIM_Period = 250 ; TIM_TimeBaseInit(TIM4, & timer) ; TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update) ; } }

В этой программе мы смотрим, что было на выходе до момента генерации прерывания – если ноль, выставляем единицу на 0.5 мс. Если была единица – ставим ноль на 2.5 мс. Компилируем и запускаем отладку =)

Небольшое, но очень важное отступление… Наш пример, конечно, будет работать и для теста он вполне сгодится, но все-таки в “боевых” программах нужно следить за оптимальностью кода как с точки зрения его объема, так и с точки зрения производительности и расхода памяти. В данном случае нет никакого смысла использовать структуру timer, а также вызывать функцию TIM_TimeBaseInit() каждый раз при смене периода. Правильнее менять всего лишь одно значение в одном регистре, а именно в регистре TIMx->ARR (где х – это номер таймера). В данном примере код трансформируется следующим образом:

/*******************************************************************/ void TIM4_IRQHandler() { //Если на выходе был 0.. if (previousState == 0 ) { //Выставляем единицу на выходе previousState = 1 ; GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0) ; //Период 50 тиков таймера, то есть 0.5 мс TIM4-> ARR = 50 ; } else { //Выставляем ноль на выходе previousState = 0 ; GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0) ; //А период теперь будет 250 тиков – 2.5 мс TIM4-> ARR = 250 ; } TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update) ; } /****************************End of file****************************/

Итак, продолжаем, на пути у нас очередные грабли) А именно ошибка:

..\..\..\SPL\src\stm32f10x_tim.c(2870): error: #20: identifier “TIM_CCER_CC4NP” is undefined

Не так страшно как может показаться, идем в файл stm32f10x.h, находим строки

Вот теперь все собирается, можно отлаживать. Включаем логический анализатор. В командной строке пишем: la portb&0x01 и наблюдаем на выходе:

Что хотели, то и получили) Другими словами все работает правильно. В следующей статье поковыряем режим генерации ШИМ, оставайтесь на связи 😉

Не пропустите хорошую статью про таймеры в целом – .

Режим захвата - это особый режим работы таймера, суть которого в следующем, при изменении логического уровня на определённом выводе микроконтроллера, значение счётного регистра записывается в другой регистр, который именуют регистром захвата.

Для чего это надо?
С помощью этого режима можно измерить длительность импульса или период сигнала.

Режим захвата у STM32 обладает некоторыми особенностями:

возможность выбрать какой фронт будет активным
возможность изменить частоту входного сигнала с помощью предделителя (1,2,4,8)
каждый канал захвата оснащён встроенным входным фильтром
источником сигнала захвата может служить другой таймер
для каждого канала предусмотрено по два флага, первый выставляется если произошёл захват, второй если произошёл захват при установленном первом флаге

Для настройки режима захвата предназначены регистры CCMR1 (для 1 и 2 канала) и CCMR2 (для 3 и 4), а также регистры CCER , DIER .

Давайте рассмотрим подробнее битовые поля регистра CCMR2 , отвечающие за настройку 4 канала таймера, именно его мы будем настраивать в примере. Ещё хотелось бы отметить, что в этом же регистре находятся битовые поля, которые используются при настройке таймера в режиме сравнения.

CC4S - определяет направление работы четвёртого канала(вход или выход). При настройке канала как вход сопоставляет ему сигнал захвата

00 - канал работает как выход
01 - канал работает как вход, сигнал захвата - TI4
10 - канал работает как вход, сигнал захвата - TI3
11 - канал работает как вход, сигнал захвата - TRC

IC4PSC – определяют коэффициент деления, для сигнала захвата

00 - делитель не используется, сигнал захвата IC1PS формируется по каждому событию
01 - сигнал захвата формируется по каждому второму событию
10 - сигнал захвата формируется по каждому четвёртому событию
11 - сигнал захвата формируется по каждому восьмому событию

IC4F - предназначен для настройки входного фильтра, кроме количества выборок, в течение которых микроконтроллер не будет реагировать на входные сигналы, также можно настроить частоту выборок. По сути мы настраиваем время задержки с момента прихода фронта до "подтверждающей" выборки.

Теперь давайте рассмотрим регистр CCER .

CC4E - включает/выключает режим захвата.
CC4P - определяет фронт по которому будет производиться захват, 0 - передний, 1 - задний.

И регистр DIER .

CC4DE - разрешает формировать запрос к DMA.
CC4IE - разрешает прерывание по захвату.

После того как произошёл захват формируется событие захвата, которое устанавливает соответствующий флаг. Это может привести к генерации прерывания и запросу DMA , если они разрешены в регистре DIER . Кроме того, событие захвата может быть сформировано программно, установкой битового поля в регистре генерации событий EGR :

Битовые поля CC1G, CC2G, CC3G и CC4G позволяют генерировать событие в соответствующем канале захвата/сравнения.

Кстати, CCR1, CCR2, CCR3 и CCR4 - регистры захвата, в которых сохраняется значение таймера по сигналу захвата.

Для того чтобы контролировать формирование сигнала захвата, в регистре SR для каждого канала выделено по два флага.

CC4IF - устанавливается когда формируется сигнал захвата, сбрасываются эти флаги программно или чтением соответствующего регистра захвата/сравнения.
CC4OF - устанавливается если флаг CC4IF не был очищен, а пришёл очередной сигнал захвата. Этот флаг очищается программно записью нуля.

Теперь давайте применим полученные знания на практике, с генератора сигналов на вход TIM5_CH4 подадим синусоиду с частотой 50Гц и попробуем измерить её период. Для того чтобы ускорить процесс предлагаю использовать DMA. Какой вывод МК соответствует 4 каналу TIM5 можно найти в даташите на МК в разделе Pinouts and pin description .

Для DMA необходим адрес регистра CCR4 , вот как его найти. Открываем RM0008 и в таблице Register boundary addresses находим начальный адрес TIM5.

смещение для регистра CCR4 можно найти в том же документе в разделе register map .

#include "stm32f10x.h" #define TIM5_CCR4_Address ((u32)0x40000C00+0x40) #define DMA_BUFF_SIZE 2 uint16_t buff;//Буфер uint16_t volatile T; void DMA2_Channel1_IRQHandler (void) { T = (buff > buff) ? (buff - buff) : (65535+ buff - buff); DMA2->IFCR |= DMA_IFCR_CGIF1; } void Init_DMA(void) { RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_DMA2EN; //Разрешаем тактирование первого DMA модуля DMA2_Channel1->CPAR = TIM5_CCR4_Address; //Указываем адрес периферии - регистр результата преобразования АЦП для регулярных каналов DMA2_Channel1->CMAR = (uint32_t)buff; //Задаем адрес памяти - базовый адрес массива в RAM DMA2_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR1_DIR; //Указываем направление передачи данных, из периферии в память DMA2_Channel1->CNDTR = DMA_BUFF_SIZE; //Количество пересылаемых значений DMA2_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR1_PINC; //Адрес периферии не инкрементируем после каждой пересылки DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_MINC; //Адрес памяти инкрементируем после каждой пересылки. DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_PSIZE_0; //Размерность данных периферии - 16 бит DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_MSIZE_0; //Размерность данных памяти - 16 бит DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_PL; //Приоритет - очень высокий DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_CIRC; //Разрешаем работу DMA в циклическом режиме DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_TCIE;//Разрешаем прерывание по окончанию передачи DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_EN; //Разрешаем работу 1-го канала DMA } int main(void) { Init_DMA(); //включаем тактирование порта А, альтернативных функций и таймера RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_AFIOEN; RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM5EN; TIM5->PSC = 56000-1;//новая частота 1Khz TIM5->CCMR2 |= TIM_CCMR2_CC4S_0;//выбираем TI4 для TIM5_CH4 TIM5->CCMR2 &= ~(TIM_CCMR2_IC4F | TIM_CCMR2_IC4PSC);//не фильтруем и делитель не используем TIM5->CCER &= ~TIM_CCER_CC4P;//выбираем захват по переднему фронту TIM5->CCER |= TIM_CCER_CC4E;//включаем режим захвата для 4-го канала TIM5->DIER |= TIM_DIER_CC4DE;//разрешаем формировать запрос к DMA //TIM5->DIER |= TIM_DIER_CC4IE; //разрешаем прерывание по захвату TIM5->CR1 |= TIM_CR1_CEN; //включаем счётчик //NVIC->ISER |= NVIC_ISER_SETENA_18; //TIM5 Interrupt NVIC->ISER |= NVIC_ISER_SETENA_24; //DMA Interrupt while(1) { } }