【STM32基础 CubeMX】定时器的使用

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前言

在嵌入式系统开发中，精确地控制时间和时序是至关重要的。STM32微控制器提供了强大的定时器功能，使开发者能够轻松地实现各种时间相关任务。本文将介绍STM32定时器的基础知识和使用方法，帮助初学者了解如何在STM32上利用定时器实现定时任务、生成脉冲信号、进行计时等操作。无论您是想要构建一个简单的LED闪烁应用还是一个复杂的实时控制系统，理解定时器的使用都是至关重要的。

一、定时器是什么

STM32定时器可以类比为一个微控制器内部的计时器或闹钟。它是一种功能强大的硬件设备，能够在微控制器中帮助你测量时间、生成精确的时间延迟、控制外部设备的时序等。就像你可以使用手机上的闹钟来定时唤醒你一样，STM32定时器可以定时触发某些任务，比如发送传感器数据、控制电机、生成脉冲信号等。这使得它在各种应用中非常有用，从物联网设备到工业控制系统都可以看到它的身影。简而言之，STM32定时器是微控制器内部的一种计时工具，用于精确控制时间和执行特定的时间相关任务。

二、CubeMX配置定时器

1、在cubeMX选中指定的定时器：

比如这边就选中TIM1，就是定时器1

2、首先把时钟源设置为内部的时钟源：

3、配置timer

a.分频系数的解释： 在CubeMX或者STM32CubeIDE中，分频系数是用来控制某些外部设备或系统时钟频率的设置。简单来说，它就像是一个数学公式中的分母，用来决定系统时钟或外部设备的频率如何被分割或减小。

想象一下，你有一个时钟，它正以每秒钟滴答一次。如果你将分频系数设置为2，那么这个时钟就会以每两秒钟滴答一次，频率减半了。如果你将分频系数设置为4，那么时钟就会以每四秒钟滴答一次，频率减为原来的四分之一。

同样的概念也适用于微控制器或其他外部设备的时钟。通过设置分频系数，你可以降低或提高时钟频率，以满足特定应用的要求。这个功能非常有用，因为它允许你灵活地适应不同的硬件和应用场景，而无需改变物理硬件连接。

那么根据一个计算公式，他需要你分频-1，才是你需要的分配次数。

我们写72-1就是说把定时器的时钟频率变成1MHz。如上图

b.设置一个周期50000的意思为50000ms，转换之后就是50毫秒，然后他也需要-1，才是真正的时间如果你需要100毫秒，就是这样:100000-1，其他的依次类推。

4、开启定时器更新中断![在这里插入图片描述](/i/ll/?i=c2a0c627d348418887615a88339cfb73.png

三、代码分析

3.1 CubeMX代码分析

TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM1_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM1_Init 1 */
  htim1.Instance = TIM1;
  htim1.Init.Prescaler = 72-1;
  htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim1.Init.Period = 50000-1;
  htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
  htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};：定义一个名为sClockSourceConfig的结构体变量，用于配置定时器的时钟源参数，并初始化所有字段为0。

TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};：定义一个名为sMasterConfig的结构体变量，用于配置定时器的主模式参数，并初始化所有字段为0。

hTIM1.Instance = TIM1;：设置定时器句柄（hTIM1）的实例为TIM1，指定了要配置的定时器模块。

hTIM1.Init.Prescaler = 72-1;：配置定时器的预分频器值，这里设置为72-1。预分频器用于将输入时钟分频，以得到定时器的时钟信号。

hTIM1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;：配置定时器的计数模式为向上计数，即从0开始递增计数。

htim1.Init.Period = 50000-1;：配置定时器的周期值，这里设置为50000-1。周期值决定了定时器何时溢出并重新从零开始计数。

htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;：配置时钟分频因子，这里设置为不分频（TIM_CLOCKDIVISION_DIV1）。

htim1.Init.RepetitionCounter = 0;：配置重复计数器的值，这里设置为0，表示不使用重复计数功能。

htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;：配置自动重载预装载寄存器的设置，这里禁用了预装载。

if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)：使用HAL库初始化定时器。如果初始化失败，将调用Error_Handler()函数来处理错误。

sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;：配置定时器的时钟源为内部时钟源。

if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)：配置定时器的时钟源为内部时钟源。如果配置失败，将调用Error_Handler()函数来处理错误。

sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;：配置主定时器触发输出源为更新事件（TIM_TRGO_UPDATE）。

sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;：配置主从模式，这里禁用了主从模式。

if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK)：配置主从模式参数。如果配置失败，将调用Error_Handler()函数来处理错误。

这段代码的目的是配置STM32的定时器TIM1，以便在特定时钟源、计数模式和周期等设置下工作。这通常用于生成精确的时间间隔、脉冲或触发事件，以满足各种应用需求。

3.2 几个库函数

以中断的方式开启定时器

HAL_TIM_Base_Start_IT 是STM32 HAL库中的一个函数，用于启动定时器并启用定时器中断。以下是该函数的函数原型、作用以及参数含义：

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim);

作用：

HAL_TIM_Base_Start_IT 的作用是启动定时器，并允许它在达到预设的定时周期时触发中断。这通常用于周期性的定时器应用，其中需要定时执行某些操作，例如定时采集传感器数据、生成脉冲信号或执行其他周期性任务。

参数含义：

TIM_HandleTypeDef *htim：这是一个指向 TIM_HandleTypeDef 结构体的指针，用于标识要启动的定时器。TIM_HandleTypeDef 结构体包含了定时器的配置和状态信息。通过这个参数，函数知道要操作哪个定时器以及如何配置它。返回值：

该函数返回一个 HAL_StatusTypeDef 类型的值，表示函数执行的状态。可能的返回值包括：

HAL_OK：函数执行成功。其他错误代码，表示函数执行过程中出现了问题，可能包括定时器未初始化或已经在运行等错误。总之，HAL_TIM_Base_Start_IT 函数允许你启动定时器并配置它以生成定时中断，从而实现在预定时间间隔内执行特定任务的功能。

定时器中断函数

函数原型：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)；

无返回值，参数为定时器的句柄指针，可以通过他判断是哪个定时器。

四、定时器应用

4.1 定时器闪烁LED

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5);
}

代码分析：void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)：定义一个名为 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 的回调函数，该函数会在定时器的定时周期结束时被调用。它接受一个指向 TIM_HandleTypeDef 结构体的指针作为参数，用于标识触发了回调的定时器。

{：开始函数体。

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5);：这一行代码的作用是切换（翻转）GPIOB端口的第5个引脚的电平状态。具体而言，它使用HAL库函数 HAL_GPIO_TogglePin 来翻转GPIOB端口的第5个引脚的电平状态。如果该引脚是低电平，则变为高电平；如果是高电平，则变为低电平。

}：结束函数体。

因此，这段代码的功能是，当定时器的定时周期结束时，会调用这个回调函数，而回调函数的作用是切换GPIOB端口的第5个引脚的电平状态。这样，可以在定时器周期性触发的时候，通过改变GPIO引脚的电平状态来实现一些周期性的操作，比如控制LED灯的闪烁。

总结

STM32定时器的使用是嵌入式系统开发中的基础技能之一。通过本文的介绍，我们了解了定时器的基本概念、配置和初始化方法，以及如何利用定时器实现各种时间相关的任务。无论您是初学者还是有经验的开发者，定时器都是在STM32上实现精确控制时间的重要工具。希望本文的内容能够帮助您更好地利用STM32定时器，从而构建出更稳定和可靠的嵌入式应用程序。如果您想要进一步探索STM32的定时器功能，建议查阅STM32官方文档和示例代码，以深入了解其更高级的特性和应用场景。