熟悉STM32CubeIDE工具軟件的使用。

掌握STM32CubeIDE軟件的基本設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)步驟，能夠使用工具進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、仿真調(diào)試。

學(xué)習(xí)通用定時(shí)器的使用方法，掌握如何利用STM32MP157A芯片的通用定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生中斷。

2.2實(shí)驗(yàn)環(huán)境

FS-MP1A開(kāi)發(fā)平臺(tái)

ST-Link仿真器

STM32CubeIDE開(kāi)發(fā)軟件

PC機(jī) XP、Window7/10 (32/64bit)

2.3實(shí)驗(yàn)原理

STM32系列微控制器具有多種定時(shí)器，其中包括基本定時(shí)器，通用定時(shí)器，高級(jí)定時(shí)器。

幾種定時(shí)器功能比較：

1. 基本定時(shí)器：主要運(yùn)用于定時(shí)器計(jì)數(shù)及驅(qū)動(dòng)DAC
2. 通用定時(shí)器：定時(shí)器定時(shí)計(jì)數(shù)、輸入捕獲、輸出比較、PWM輸出、使用外部信號(hào)控制定時(shí)器和定時(shí)器互連的同步電路
3. 高級(jí)定時(shí)器：通用定時(shí)器的所有功能、帶死區(qū)控制和緊急剎車(chē)，可用于PWM控制電機(jī)

本章節(jié)實(shí)驗(yàn)以通用定時(shí)器TIM3為例實(shí)現(xiàn)定時(shí)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)置值后觸發(fā)中斷改變LED燈亮滅狀態(tài)。

從下圖可以看出定時(shí)器時(shí)鐘TIM3掛載在APB1時(shí)鐘總線(xiàn)上，在STM32CubeIDE軟件中可配置總線(xiàn)時(shí)鐘頻率來(lái)確定定時(shí)器時(shí)鐘。

基本定時(shí)器功能框圖

從上圖我們可以看到，基本定時(shí)器主要由下面幾部分組成

時(shí)鐘源

定時(shí)器要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)必須有個(gè)時(shí)鐘源，基本定時(shí)器時(shí)鐘只能來(lái)自?xún)?nèi)部時(shí)鐘，高級(jí)控制定時(shí)器和通用定時(shí)器還可以選擇外部時(shí)鐘源或者直接來(lái)自其他定時(shí)器等模式。

控制器

定時(shí)器控制器控制實(shí)現(xiàn)定時(shí)器功能，控制定時(shí)器復(fù)位、使能、計(jì)數(shù)是其基礎(chǔ)功能，基本定時(shí)器還專(zhuān)門(mén)用于 DAC轉(zhuǎn)換觸發(fā)。

計(jì)數(shù)器

基本定時(shí)器計(jì)數(shù)過(guò)程主要涉及到三個(gè)寄存器內(nèi)容，分別是計(jì)數(shù)器寄存器(TIMx_CNT)、預(yù)分頻器寄存器(TIMx_PSC)、自動(dòng)重載寄存器(TIMx_ARR)，這三個(gè)寄存器都是 16 位有效數(shù)字，即可設(shè)置值為 0至 65535。上圖中預(yù)分頻器 PSC，它有一個(gè)輸入時(shí)鐘 CK_PSC和一個(gè)輸出時(shí)鐘CK_CNT。輸入時(shí)鐘 CK_PSC 來(lái)源于控制器部分，基本定時(shí)器只有內(nèi)部時(shí)鐘源所以CK_PSC實(shí)際等于 CK_INT。在不同應(yīng)用場(chǎng)所，經(jīng)常需要不同的定時(shí)頻率，通過(guò)設(shè)置預(yù)分頻器 PSC的值可以非常方便得到不同的 CK_CNT，實(shí)際計(jì)算為：fCK_CNT等于 fCK_PSC/(PSC[15:0]+1)。下圖中可看到將預(yù)分頻器 PSC的值從 1改為 4時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘變化過(guò)程。原來(lái)是 1分頻，CK_PSC和 CK_CNT頻率相同。向 TIMx_PSC 寄存器寫(xiě)入新值時(shí)，并不會(huì)馬上更新CK_CNT輸出頻率，而是等到更新事件發(fā)生時(shí)，把 TIMx_PSC 寄存器值更新到影子寄存器中，使其真正產(chǎn)生效果。更新為 4分頻后，在 CK_PSC 連續(xù)出現(xiàn) 4個(gè)脈沖后 CK_CNT 才產(chǎn)生一個(gè)脈沖。

基本定時(shí)器時(shí)鐘源分頻

在定時(shí)器使能(CEN 置 1)時(shí)，計(jì)數(shù)器 COUNTER根據(jù) CK_CNT頻率向上計(jì)數(shù)，即每來(lái)一個(gè) CK_CNT脈沖，TIMx_CNT 值就加 1。當(dāng) TIMx_CNT值與 TIMx_ARR的設(shè)定值相等時(shí)就自動(dòng)生成事件并 TIMx_CNT 自動(dòng)清零，然后自動(dòng)重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，如此重復(fù)以上過(guò)程。為此可見(jiàn)，我們只要設(shè)置 CK_PSC和 TIMx_ARR 這兩個(gè)寄存器的值就可以控制事件生成的時(shí)間，而我們一般的應(yīng)用程序就是在事件生成的回調(diào)函數(shù)中運(yùn)行的。在 TIMx_CNT 遞增至與 TIMx_ARR值相等，我們叫做為定時(shí)器上溢。自動(dòng)重載寄存器 TIMx_ARR用來(lái)存放于計(jì)數(shù)器值比較的數(shù)值，如果兩個(gè)數(shù)值相等就生成事件，將相關(guān)事件標(biāo)志位置位，生成 DMA和中斷輸出。TIMx_ARR 有影子寄存器，可以通過(guò) TIMx_CR1 寄存器的 ARPE位控制影子寄存器功能，如果 ARPE 位置 1，影子寄存器有效，只有在事件更新時(shí)才把 TIMx_ARR值賦給影子寄存器。如果 ARPE位為 0，修改TIMx_ARR 值馬上有效。

定時(shí)器周期計(jì)算

經(jīng)過(guò)上面分析，我們知道定時(shí)事件生成時(shí)間主要由 TIMx_PSC 和 TIMx_ARR兩個(gè)寄存器值決定，這個(gè)也就是定時(shí)器的周期。比如我們需要一個(gè) 1s周期的定時(shí)器，具體這兩個(gè)寄存器值該如何設(shè)置內(nèi)。假設(shè)，我們先設(shè)置 TIMx_ARR寄存器值為 9999，即當(dāng) TIMx_CNT從 0開(kāi)始計(jì)算，剛好等于 9999時(shí)生成事件，總共計(jì)數(shù) 10000次，那么如果此時(shí)時(shí)鐘源周期為 100us即可得到剛好 1s的定時(shí)周期。接下來(lái)問(wèn)題就是設(shè)置 TIMx_PSC寄存器值使得 CK_CNT 輸出為 100us 周期(10000Hz)的時(shí)鐘。預(yù)分頻器的輸入時(shí)鐘 CK_PSC為 64MHz，所以設(shè)置預(yù)分頻器值為(6400-1)即可滿(mǎn)足

中斷時(shí)間：1/（TIMxCLK/(PSC+1)）* (ARR+1)

2.4實(shí)驗(yàn)步驟

打開(kāi)STM32CubeIDE->File->New->STM32 Project

可以在左側(cè)搜索框內(nèi)輸入芯片型號(hào)STM32MP157A進(jìn)行搜索，選擇對(duì)應(yīng)芯片，點(diǎn)擊Next

填寫(xiě)工程名，點(diǎn)擊Finsh

點(diǎn)擊Yes打開(kāi)配置頁(yè)面

配置TIM3，勾選Cortex-M4，Clock Source選擇Internal Clock

Configuration下依據(jù)時(shí)鐘頻率配置預(yù)分頻和計(jì)數(shù)值，NVIC使能

搜索框內(nèi)搜索LED對(duì)應(yīng)GPIO引腳PZ5、PZ6、PZ7，左鍵點(diǎn)擊設(shè)置為GPIO_Output

這里我們需要注意一下，和其他單片機(jī)不同，還需要繼續(xù)設(shè)置“ Pin Reservation”給“ Cortex-M4”，否則STM32CubeMX不會(huì)生生成GPIO初始化相關(guān)代碼。具體操作：在剛才選擇的引腳上，鼠標(biāo)右鍵選擇“ Pin Reservation”->“ Cortex-M4”。

在Code Generator處選擇為每個(gè)外設(shè)生成單獨(dú)的C和H文件，這樣設(shè)置方便閱讀代碼

完成以上設(shè)置后，Ctrl+S保存，會(huì)提示是否需要生成代碼，選擇Yes即可自動(dòng)生成代碼。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成System Clock代碼

可以在左側(cè)工程文件夾找到TIM_CM4子工程,打開(kāi)main.c

添加定時(shí)器中斷回調(diào)函數(shù)

main函數(shù)調(diào)用定時(shí)器中斷使能函數(shù)

上述為新建工程配置過(guò)程，可參考12.3.2章節(jié)進(jìn)行導(dǎo)入已有工程，工程存放路徑【華清遠(yuǎn)見(jiàn)-FS-MP1A開(kāi)發(fā)資料\02-程序源碼\ARM體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)\Cortex-M4\5_TIM】

配置完成或?qū)牍こ毯筮M(jìn)行程序下載，具體步驟參考12.3.3節(jié)進(jìn)行開(kāi)發(fā)板連接，程序編譯、下載

2.5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

可看到LED燈間隔1S改變一次亮滅狀態(tài)