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NBDK-L4：基础实验教程

添加14,728字节，2019年2月19日 (二) 13:10

→‎STM32L476 定时器简介

</syntaxhighlight>

== 实验17-定时器中断 ==

定时器中断实验，这个实验大家可以和之前的红外接收实验对照查看，使用的手段是类似的，都是利用定时器的计时功能，不同点在于红外接收用的是捕获，而此实验则是触发中断。 === STM32L476 ~~定时器简介~~ 定时器中断简介 === ''''以下部分为TIM2 / TIM3 / TIM4 / TIM5这四个定时器的介绍。 1.通用定时器简介：通用定时器由一个由可编程预分频器驱动的16位或32位自动重载计数器组成。它们可用于各种目的，包括测量输入信号的脉冲长度（输入捕获）或生成输出波形（输出比较和PWM）。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，可以将脉冲长度和波形周期从几微秒调制到几毫秒。定时器完全独立，不共享任何资源。 2.通用定时器功能 •16位（TIM3，TIM4）或32位（TIM2和TIM5）上，下，上/下自动重载计数器。 •16位可编程预分频器，用于分频（也“在运行中”）计数器时钟频率由1到65535之间的任何因子组成。 •最多4个独立频道： - 输入捕获 - 输出比较 - PWM生成（边缘和中心对齐模式） - 单脉冲模式输出 •同步电路，用外部信号控制定时器并互连几个计时器。 •以下事件的中断/ DMA生成： - 更新：计数器溢出/下溢，计数器初始化（通过软件或内部/外部触发器） - 触发事件（计数器启动，停止，初始化或通过内部/外部触发计数） - 输入捕获 - 输出比较 •支持增量（正交）编码器和霍尔传感器电路进行定位目的 •外部时钟或逐周期电流管理的触发输入 3.通用定时器中断触发的条件配置定时器自动装载值，以及分频系数，使能定时器的中断。当计数值向上或者向下溢出时，定时器中断触发。计算公式为：Tout=(ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK (us)

''''

=== 硬件设计 ===

~~选择STM32L4内部RTC实时时钟。~~选择STM32L4内部TIM2定时器，展示使用的是开发板上的LED指示灯D3。[[文件:NBDK-SCH-LED.png|边框|居中|无框|386x386像素]]

''''

=== 实验准备 ===

# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。

# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。

# ~~使用Keil打开基础实验的实验16~~使用Keil打开基础实验的实验17-~~RTC实时时钟~~定时器中断。

# 下载程序，并完成功能测试。

=== 实验验证 ===

~~下载完成后，可以看到TFT屏幕上打印当前的实时时间、日期以及星期，且10s后会触发闹钟（表现为TFT打印"Alarm"、蜂鸣器哔一声）。~~下载完成后，可以看到LED周期闪烁（1s周期，也就是点亮1s，熄灭1s）。

=== 源码详解 ===

此文件位于“实验16-RTC实时时钟\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。

~~此例程我们主要给大家展示STM32L4的实时时钟功能，所以我们宏定义中打开RTC相关的。~~此例程我们主要给大家展示STM32L4的定时器的中断功能，所以我们宏定义中打开TIM相关的。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">

// 使能的宏

#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片

#define HAL_UART_MODULE_ENABLED // UART

#define HAL_SPI_MODULE_ENABLED // SPI

#define ~~HAL_RTC_MODULE_ENABLED~~ HAL_TIM_MODULE_ENABLED // ~~RTC实时时钟~~TIM定时器

</syntaxhighlight>

main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。

~~接下来我们初始化TFT彩屏相关的SPI控制接口，以及GUI图形界面初始化。并且格式化打印一些内容，字体显示为红色的部分。~~接下来我们分别初始化了LED及TIM2定时器。

~~最后我们初始化RTC时钟，并且调用实现好的有关RTC的函数，去配置当前的时钟、日期、星期、以及闹钟。~~ ~~在while()循环当中，持续获取当前的时钟、日期等相关信息，并且打印到TFT彩屏上显示。~~ ~~当检测到闹钟信息，则在TFT彩屏上打印"Alarm"字样指示闹钟，停止蜂鸣器工作，并且让闹钟标识置为0。~~ <syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="4432">

int main(void)

{

~~HAL_StatusTypeDef status;~~/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ ~~RTC_TimeTypeDef sTime;~~ ~~RTC_DateTypeDef sDate;~~ // 重置所有外设、flash界面以及系统时钟

HAL_Init();

~~/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */~~

~~// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟~~

// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）

SystemClock_Config();

// 初始化LED引脚

LED_Init();

// ~~LCD SPI初始化~~初始化tim2定时器 ~~LCD_GPIO_Init~~ MX_TIM2_Init(); ~~// LCD IO控制引脚（例如背光）~~ ~~MX_SPI1_Init(); // LCD SPI控制引脚~~

~~// 图形界面初始化~~ ~~GUI_Init(); // GUI界面初始化~~ ~~GUI_Clear(); // 清屏~~ ~~GUI_SetColor(GUI_Crimson); // 红色字体~~ ~~GUI_SetBkColor(GUI_Gold); // 金色背景~~ ~~// 格式化打印如下的内容~~ ~~GUI_DispStringAt("Time: : :",24,24);~~ ~~GUI_DispStringAt("Date: 20 / /",24,72);~~ ~~GUI_DispStringAt("Week: ",24,120);~~ ~~// 初始化蜂鸣器~~ ~~Buzzer_Init();~~ ~~// RTC初始化~~ ~~MX_RTC_Init();~~ ~~RTC_TIME_Set(16,12,30); // 设置当前时间时，分，秒~~ ~~RTC_DATE_Set(2,18,12,25); // 设置当前日期星期，年，月，日~~ ~~RTC_AlarmA_Set(16,12,40,2); // 设置闹钟时，分，秒，星期~~ // while(1)

{

~~GUI_SetColor(GUI_Aqua);~~

~~// 获取时分秒，并且打印到TFT屏~~

~~status = HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);~~

~~if(status == HAL_OK)~~

{

~~GUI_DispDecAt(sTime.Hours,96,24,2);~~

~~GUI_DispDecAt(sTime.Minutes,132,24,2);~~

~~GUI_DispDecAt(sTime.Seconds,168,24,2);~~

}

~~// 获取年月日、星期，并且打印到TFT屏~~

~~status = HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);~~

~~if(status == HAL_OK)~~

{

~~GUI_DispDecAt(sDate.Year,120,72,2);~~

~~GUI_DispDecAt(sDate.Month,156,72,2);~~

~~GUI_DispDecAt(sDate.Date,192,72,2);~~

~~GUI_DispDecAt(sDate.WeekDay,96,120,2);~~

}

~~status = HAL_ERROR;~~

~~if(rtcAlarm)~~

{

~~rtcAlarm = 0;~~

~~Buzzer_SET(GPIO_PIN_RESET); // 关闭蜂鸣器~~

~~GUI_DispStringAt("AlarmA",24,168); // 显示屏打印闹钟A标志~~

}

基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。

==== ~~gyu_rtc~~gyu_tim2it.c ====~~RTC时钟初始化函数，我们配置为24小时模式，禁止RTC输出，并且初始化RTC时钟。~~TIM2定时器初始化函数，我们配置TIM2时钟不分频（也就是系统时钟80MHZ），设置TIM2预分频为10000-1（也就是TIM2时钟为80M/10000 = 8000Hz），设置自动装载值为8000（也就是说一次装载满的时间为8000*（1/8000Hz） = 1s）。这边有总结好的公式：Tout=(ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK (us)。ARR代表预分频，PSC代表自动装载值。

<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="5047">void ~~MX_RTC_Init~~MX_TIM2_Init(void)

{

~~hrtc~~htim2.Instance = ~~RTC~~TIM2; // ~~配置为RTC~~ 配置为TIM2 ~~hrtc~~htim2.Init.~~HourFormat~~ Prescaler = ~~RTC_HOURFORMAT_24~~10000-1; // ~~24小时模式~~ARR+1 = 10000 ~~hrtc~~htim2.Init.~~AsynchPrediv~~ CounterMode = ~~127~~TIM_COUNTERMODE_UP; // ~~异步预分频器，固定127（0x7F）~~向上计数 ~~hrtc~~htim2.Init.~~SynchPrediv~~ Period = ~~255~~8000-1; // ~~同步预分频器，固定255（0xFF）~~PSC+1 = 8000 ~~hrtc~~htim2.Init.~~OutPut~~ ClockDivision = ~~RTC_OUTPUT_DISABLE~~TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // ~~禁止RTC输出~~不分频，80MHz

// ~~初始化RTC时钟~~初始化TIM2，出错则进入错误处理函数 if (~~HAL_RTC_Init~~HAL_TIM_Base_Init(&~~hrtc~~htim2) != HAL_OK)

{

_Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

}

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 开启TIM2，并且使能中断

}

</syntaxhighlight>~~RTC初始化函数，使能RTC时钟。~~TIM2初始化函数，使能定时器TIM2时钟，并且使能中断。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="7372">void ~~HAL_RTC_MspInit~~HAL_TIM_Base_MspInit(~~RTC_HandleTypeDef~~TIM_HandleTypeDef * ~~hrtc~~htim){ if(~~hrtc~~htim->Instance==~~RTC~~TIM2)

{

~~__HAL_RCC_RTC_ENABLE~~__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); // ~~使能RTC时钟~~使能定时器TIM2 HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 10, 0); //设置中断优先级10，子优先级0 HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn); //使能ITM3中断

}

</syntaxhighlight>~~设置RTC时钟的函数，用于设置当前的时间（分别设置时分秒）。~~定时器中断回调函数，当计数值溢出时，触发此回调，我们判断是否是TIM2触发，如果是，则翻转LED的状态。在此实验中的表现是，LED灯1s改变一次状态（闪烁）。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="9190">void ~~RTC_TIME_Set~~HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(~~uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec~~TIM_HandleTypeDef *htim)

{

~~RTC_TimeTypeDef sTime; // RTC时间结构体~~ ~~sTime.Hours~~ if(htim = ~~hour; // 时~~ ~~sTime.Minutes~~ = ~~min; // 分~~ ~~sTime.Seconds = sec; // 秒~~ ~~sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE; // 不定义AM和PM，因为24小时模式~~ ~~sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET; //~~ ~~// 设置时钟~~ ~~if (HAL_RTC_SetTime~~(&~~hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN~~htim2) ~~!= HAL_OK~~)

{

~~_Error_Handler~~LED_TOGGLE(~~__FILE__, __LINE__~~); // 翻转LED状态，1s翻转一次

}

</syntaxhighlight>~~设置RTC日期、星期的函数，用于设置当前的年月日、以及星期。~~== 实验18-独立看门狗 ==独立看门狗实验，这个实验大家可以配合窗口看门狗实验一起使用。 === STM32L476 定时器中断简介 === ''''以下部分为TIM2 / TIM3 / TIM4 / TIM5这四个定时器的介绍。 1.通用定时器简介：通用定时器由一个由可编程预分频器驱动的16位或32位自动重载计数器组成。它们可用于各种目的，包括测量输入信号的脉冲长度（输入捕获）或生成输出波形（输出比较和PWM）。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，可以将脉冲长度和波形周期从几微秒调制到几毫秒。定时器完全独立，不共享任何资源。 2.通用定时器功能 •16位（TIM3，TIM4）或32位（TIM2和TIM5）上，下，上/下自动重载计数器。 •16位可编程预分频器，用于分频（也“在运行中”）计数器时钟频率由1到65535之间的任何因子组成。 •最多4个独立频道： - 输入捕获 - 输出比较 - PWM生成（边缘和中心对齐模式） - 单脉冲模式输出 •同步电路，用外部信号控制定时器并互连几个计时器。 •以下事件的中断/ DMA生成： - 更新：计数器溢出/下溢，计数器初始化（通过软件或内部/外部触发器） - 触发事件（计数器启动，停止，初始化或通过内部/外部触发计数） - 输入捕获 - 输出比较 •支持增量（正交）编码器和霍尔传感器电路进行定位目的 •外部时钟或逐周期电流管理的触发输入 3.通用定时器中断触发的条件配置定时器自动装载值，以及分频系数，使能定时器的中断。当计数值向上或者向下溢出时，定时器中断触发。计算公式为：Tout=(ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK (us) ''''=== 硬件设计 ===选择STM32L4内部TIM2定时器，展示使用的是开发板上的LED指示灯D3。[[文件:NBDK-SCH-LED.png|边框|居中|无框|386x386像素]]''''=== 实验准备 ===# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。# 使用Keil打开基础实验的实验17-定时器中断。# 下载程序，并完成功能测试。 === 实验验证 ===下载完成后，可以看到LED周期闪烁（1s周期，也就是点亮1s，熄灭1s）。 === 源码详解 ===本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。 ==== stm32l4xx_hal_conf.h ====此文件位于“实验16-RTC实时时钟\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。此例程我们主要给大家展示STM32L4的定时器的中断功能，所以我们宏定义中打开TIM相关的。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">// 使能的宏#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED // Flash#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED // 电源#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED // 时钟#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED // NVIC #define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED // GPIO#define HAL_DMA_MODULE_ENABLED // DMA#define HAL_UART_MODULE_ENABLED // UART#define HAL_SPI_MODULE_ENABLED // SPI#define HAL_TIM_MODULE_ENABLED // TIM定时器</syntaxhighlight> ==== main.c ====main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。接下来我们分别初始化了LED及TIM2定时器。 <syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="~~119~~32">int main(void ~~RTC_DATE_Set(uint8_t week, uint8_t year, uint8_t monty, uint8_t date~~)

{

~~RTC_DateTypeDef sDate;~~ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ // ~~RTC日期结构体~~重置所有外设、flash界面以及系统时钟 HAL_Init(); // 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等） ~~sDate.WeekDay = week~~SystemClock_Config(); // 星期初始化LED引脚 LED_Init();

~~sDate.Year = year;~~ // 年初始化tim2定时器 ~~sDate.Month = monty~~ MX_TIM2_Init(); ~~// 月~~ ~~sDate.Date = date; // 日~~

// ~~设置日期~~ if while (~~HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK~~1)

{

~~_Error_Handler(__FILE__, __LINE__);~~

}

</syntaxhighlight>~~闹钟时间设置的函数，用于设置闹钟触发的时分秒。~~==== gyu_util.c ====请参照实验01中的介绍。基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。==== gyu_tim2it.c ====TIM2定时器初始化函数，我们配置TIM2时钟不分频（也就是系统时钟80MHZ），设置TIM2预分频为10000-1（也就是TIM2时钟为80M/10000 = 8000Hz），设置自动装载值为8000（也就是说一次装载满的时间为8000*（1/8000Hz） = 1s）。这边有总结好的公式：Tout=(ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK (us)。ARR代表预分频，PSC代表自动装载值。 <syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="~~147~~47">void ~~RTC_AlarmA_Set~~MX_TIM2_Init(~~uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec, uint8_t week~~void)

{

~~RTC_AlarmTypeDef sAlarm~~htim2.Instance = TIM2; // ~~RTC闹钟A结构体~~ 配置为TIM2 ~~sAlarm~~htim2.~~AlarmTime~~Init.~~Hours~~ Prescaler = ~~hour~~10000-1; // 时ARR+1 = 10000 ~~sAlarm~~htim2.~~AlarmTime~~Init.~~Minutes~~ CounterMode = ~~min~~TIM_COUNTERMODE_UP; // 分向上计数 ~~sAlarm~~htim2.~~AlarmTime~~Init.~~Seconds~~ Period = ~~sec~~8000-1; // 秒PSC+1 = 8000 ~~sAlarm~~htim2.~~AlarmTime~~Init.~~SubSeconds~~ ClockDivision = 0TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // ~~亚秒（这边没有作比较，任意设置）~~不分频，80MHz

~~sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE; // 精确到时分秒、日期或者星期~~ ~~sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_ALL; // 亚秒不作比较~~ ~~sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_WEEKDAY;~~ // ~~比较星期（设置星期或者日期）~~ ~~sAlarm.AlarmDateWeekDay = week; // 星期~~ ~~sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A; // 闹钟A~~ ~~// 开启闹钟中断~~初始化TIM2，出错则进入错误处理函数 if (~~HAL_RTC_SetAlarm_IT~~HAL_TIM_Base_Init(&~~hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN~~htim2) != HAL_OK)

{

_Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

}

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 开启TIM2，并且使能中断}</syntaxhighlight>TIM2初始化函数，使能定时器TIM2时钟，并且使能中断。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="72">void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim){ if(htim->Instance == TIM2) { __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); //使能定时器TIM2 HAL_NVIC_SetPriority(~~RTC_Alarm_IRQn~~TIM2_IRQn, 10, 0); // ~~抢占优先级10,子优先级0~~设置中断优先级10，子优先级0 HAL_NVIC_EnableIRQ(~~RTC_Alarm_IRQn~~TIM2_IRQn); // ~~使能中断~~ 使能ITM3中断 }

}

</syntaxhighlight>~~闹钟回调函数，当RTC实时时钟计时到达设置的闹钟时间，就会触发此回调，我们在回调中打开蜂鸣器，并且置位闹钟的标识。~~定时器中断回调函数，当计数值溢出时，触发此回调，我们判断是否是TIM2触发，如果是，则翻转LED的状态。在此实验中的表现是，LED灯1s改变一次状态（闪烁）。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="~~181~~90">void ~~HAL_RTC_AlarmAEventCallback~~HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(~~RTC_HandleTypeDef~~ TIM_HandleTypeDef *~~hrtc~~htim)

{

~~Buzzer_SET~~if(htim == (&htim2)) { LED_TOGGLE(~~GPIO_PIN_SET~~); // ~~蜂鸣器哔一声~~翻转LED状态，1s翻转一次 ~~rtcAlarm = 1;~~}

}

</syntaxhighlight>

Jinx

行政员、管理员

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