HAL庫 CubeMX 配置 高級定時器 TIM1 詳解

實驗目標：
通過CUbeMX+HAL，配置TIM1，1s中斷一次，閃爍LED。
一、常用型號的TIM時鐘頻率1. STM32F103系列：
所有 TIM 的時鐘頻率都是72MHz；
F103C8不帶基本定時器，F(xiàn)103RC及以上才帶基本定時器。
2、STM32F407系列：
TIM1、8、9、10、11的時鐘頻率是168MHz；
其它TIM的時鐘頻率是84MHz。   
二、CubeMX配置        這里使用現(xiàn)有的CubeMX工程，略過工程配置部分。
        如果學習如何新建CubeMX工程, 可以參考下面文章：
        STM32CubeMX新建一個工程_STM32F103
        STM32CubeMX新建一個工程_STM32F407
        使用CubeMX對定時器進行定時配置，過程相當簡單便捷。
        我們只需配置幾個重要參數(shù)：時鐘源、PSC、ARR、中斷。
1、主要參數(shù)配置

主要參數(shù)講解：
        ① Prescaler（預分頻系數(shù)）：即PSC寄存器值。簡單地理解：內(nèi)部時鐘分頻后再給CNT計數(shù)器使用，用于控制每一計數(shù)脈沖的時長。按上文內(nèi)容得知，STM32F407的TIM1時鐘是168M，在設置預分頻為168后，計數(shù)脈沖頻率：168MHz÷168=1MHz，即每秒產(chǎn)生1百萬個計數(shù)信號，每個計數(shù)脈沖的時長：1秒/1M=1us。
        ② Counter Mode (計數(shù)方向):  向上計數(shù);   
        ③ Counter Period (計數(shù)周期):  即ARR寄存器值，多少個計數(shù)脈沖作為1個波形周期。
        ④ Repetition Counter(重復計數(shù)器):   簡單地理解，多少個周期才觸發(fā)1次中斷;
        ⑤ auto-reload preload (自動重載值的預裝載):  當改變周期值ARR時，是否等到下一個更新事件再寫入數(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
        高級定時器，和通用定時器不同，即使沒有使能通道，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) 。
        當計數(shù)器(CNT)的值，達到周期值(ARR)時，就會觸發(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”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現(xiàn)過程，可以雙擊 "tim.c"。

2、開啟TIM、中斷
        謹記一個，當我們使用CubeMX配置外設功能時，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），而不會主動開啟外設功能，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”開啟TIM1。
        如下圖，在while前，添加：
        HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

        調用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)后，TIM1就會開始工作。
        下面是它的工作原理，硬件自動運行，不用干預，我們只需大概地知道工作過程、原理：
        ① TIM會自動檢測脈沖信號，每來一個脈沖，計數(shù)器CNT就會硬件自動加1。
        ② 當寄存器CNT的計數(shù)值==設定的自動重裝載值ARR，就會產(chǎn)生溢出中斷。
        ③ 發(fā)生溢出中斷時，CNT值被硬件置0，開始新一輪計數(shù); 硬件自動找尋中斷服務函數(shù)入口。
        使用CubeMX生成的HAL代碼，我們不需要像使用標準庫時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，只需要重寫中斷回調函數(shù)。

3、重寫TIM1的中斷回調函數(shù)
        按上面CubeMX的配置，我們使用了周期中斷(計數(shù)器CNT溢出)，當中斷觸發(fā)時，硬件會自動調用相關的中斷服務函數(shù)，而中斷服務函數(shù)里，CubeMX的工程會調用回調函數(shù)：
        HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();
        即：即1周期結束，硬件自動調用中斷服務函數(shù)，繼而調用回調函數(shù)，我們無需干預。
        我們只需在工程中任意一個c文件里編寫這個回調函數(shù)。
        習慣上，會在main.c的尾部編寫這個函數(shù)。
        如下圖，我們在main.c的  注釋行 /* USER CODE BEGIN 4 */ 下面編寫它。
        如果工程中已有這個函數(shù)，我們只需在函數(shù)內(nèi)增加TIM2的判斷部分;
        如果工程中沒有這個函數(shù)，增加即可。
        注意：所有TIM的計數(shù)器溢出中斷(即1周期結束),  都會統(tǒng)一調用它。

        在這個回調函數(shù)中，我們執(zhí)行的動作是：每1000ms, 反轉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，它就會每1秒閃爍1次。

4、優(yōu)化思路：
        上述操作，將會每1s進入1000次中斷，當發(fā)現(xiàn)變量cnt累加到1000后，才反轉LED。
        頻繁地出入中斷，大大地浪費著芯片運行資源。本篇如此設計，僅為了直觀地展示和理解。
        我們在設計時，應該盡量地節(jié)省運行資源。
        上面的定時操作，有多種優(yōu)化的方法：
        方法1：原參數(shù)不改，重復計數(shù)器Repetition Counter改為1000, 即1000個周期才產(chǎn)生1次中斷;
        方法2：psc改為16800(脈沖0.0001s)，ARR改為10000(1萬個脈沖組成1周期)
        然后，修改回調函數(shù)，取消計數(shù)判斷那部分。
        這樣修改后，將會每1s進入1次中斷，調用回調函數(shù)1次，能有效地節(jié)省運行資源。