2.13 定时器的定时中断和外部时钟

定时器内部中断接线图

只需要在STM32最小系统板上插入OLED屏幕就行了，因为定时器和中断系统的电路都在STM32内部，定时中断也是为我们程序设计提供服务的，所以只需要插一个OLED显示数据就行了。

写代码

初始化定时器大体思路

写关于定时器的代码，首先就需要写定时器的初始化函数，根据定时中断的整个框架结构进行初始化。

只需要把这里的每个模块都打通，就可以让定时器工作了。

第一步。RCC开启时钟。（RCC开启时钟后，让定时器默认的时钟源是APB1，后续可以通过配置改变成不同的时钟源。）

打开时钟后，定时器的基准时钟和整个外设的工作时钟都会同时打开了。

第二步，选择时基单元的时钟源。

对于定时中断，我们就选择内部时钟源。

第三步，配置时基单元。

配置预分频器、自动重装器、计数模式等等，这些参数用一个结构体就可以配置好。

第四步，配置输出中断控制。

允许更新中断输出到NVIC。

第五步，配置NVIC。

在NVIC中打开定时器中断的通道，并分配一个优先级。

第六步，运行控制。

整个模块配置完成后，我们还需要使能一下计数器，要不然计数器是不会运行的。

当定时器使能后，计数器就会开始计数了，当计数器更新时，触发中断，最后我们再写一个定时器中断函数，这样这个中断函数每隔一段时间就能自动执行一次了。

定时器库函数

我们找一下定时器TIM的库函数，在stm32f10x_tim.h的最后可以看到TIM的库函数数量非常多，我们先把我们需要用的挑出来讲一下，剩下的之后慢慢学。

下面这个六个函数对应的是时基单元的时钟选择部分（可以选择RCC内部时钟、ETR外部时钟、ITRx其他定时器、TIx捕获通道）：

因为在初始化结构体里有很多关键的参数，比如自动重装值和预分频值等等，这些参数可能会在初始化之后还需要更改，如果为了改某个参数还要再调用一次初始化函数，那也太麻烦了，所以这里有一些单独的函数，可以方便的更改这些关键参数。

下面这四个函数是用来获取标志位和清除标志位的，这里就不多讲了：

初始化定时器

按照我们所说的步骤来初始化定时器，在这里我们初始化的定时器是TIM2也就是通用定时器。

第一步，开启时钟。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

第二步，选择时基单元的时钟。

TIM_InternalClockConfig(TIM2);

不过这个选择时钟的函数，我看其他很多人的代码都没有写，因为定时器上电后默认就是使用的内部时钟，如果不调用这个函数，那也是使用的内部时钟。

第三步，配置时基单元。

时基单元中有结构体类型TIM_TimeBaseInitTypeDef，我们先把这个结构体类型里面的成员一一介绍一下。

TIM_ClockDivision：指定时钟分频。这个时钟分频的参数之前讲原理的时候一直没出现过，那它是用来干啥的？我们之前说了，在定时器的外部信号引入输入引脚，一般都会有一个滤波器，比如这里：，这个滤波器可以滤掉信号的抖动干扰，那他是怎么工作的呢？其实也是非常简单的，就是在一个固定的时钟频率f下进行采样，如果连续N个采样点都为相同的电平，那就代表输入信号稳定了，就把这个采样值输出出去。如果这N个采样值不全都相同，那就说明信号有抖动，这时就保持上一次的输出，或者直接输出低电平也行，这样就能保证输出信号在一定程度上的滤波。这里的采样频率f和采样点数N都是滤波器的参数，频率越低，采样点数越多，那滤波效果就越好，不过相应的信号延迟就越大，这个是这个滤波器的工作原理。

现在关键的地方来了，这个采样频率f从哪来？那手册里写的是他可以是由内部时钟直接而来，也可以是内部时钟加一个时钟分频而来，那分频多少？就是由我们这个参数TIM_ClockDivision决定的。可见这个参数和时基单元关系并不大，在这里我们随便配一个就行了，选择一分频TIM_CKD_DIV1就行。

TIM_CounterMode：计数器模式。选择向上计数TIM_CounterMode_Up。

TIM_Period：周期，就是ARR自动重装器的值。

TIM_Prescale：就是PSC预分频器的值。

TIM_RepetitionCounter：就是重复计数器的值，是高级定时器才有的，这里不需要用，我们直接给0就好了。

这些参数就是时基单元里面每个关键寄存器的参数了，不过这里并没有CNT计数器的参数。这个如果我们之后需要的话，可以用库函数SetCounter和GetCounter操作计数器，用以读写计算器。

决定定时时间的参数就是TIM_Period和TIM_Prescale，如果我们想定一个1s的时间，就可以参考一下这个公式： (自动重装器的值+ 1)/（时钟频率/预分频器的值+1），自动重装器的值给10000-1，预分频器的值给7200-1，这样就完成了。因为预分频器和计数器都有1个数的偏差，所以这里要再减个1。在10K的频率下计10000个数，正好就是1s。

注意PSC和ARR的取值要在0~65535之间，不要超过这个范围。

	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStrcture;
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //指定时钟分频。
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//指定计数器模式
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Period=10000-1;//自动重装寄存器ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Prescaler=7200-1;//预分频器PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_RepetitionCounter=0;//通用定时器没有重复计数器，填0
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStrcture);

第四步，配置输出中断控制。

接下来就要开始使能更新中断了，TIM_IT_Update是更新中断的意思。

TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

这样就开启了更新中断到NVIC的通路。

第五步，配置NVIC。

	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//选择分组2
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//NVIC通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能该中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

第六步，启动定时器。

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

通过这六个步骤，定时器就可以开始工作了。当产生更新时，就会触发中断，到这里，整个定时中断的初始化代码就完成了。接下来就可以写中断函数了。

中断函数

找一下启动文件startup_stm32f10x_md.s，可以找到TIM2的中断函数TIM2_IRQHandler。

void TIM2_IRQHandler(){
	if (TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET)
	{
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

这样设置中断函数，表示定时器每1s触发一次中断后，中断函数使Num自增一次。我们只需要把Num表示到OLED屏上即可。

//主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "OLED.h"
#include "timer.h"
int Num;
int main(void){
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	OLED_ShowString(1,6,"AOOFOO");//字符串
	OLED_ShowString(2,1,"Num:");
	while(1){
	OLED_ShowNum(2,5,Num,5);
	  
	}
}

但这个程序有问题，我们可以手动复位一下我们的单片机，可以发现OLED屏上的数字是从1开始计数的，这就奇怪了，我们明明应该是从0开始计数，为什么屏幕上是从1开始的呢？

这说明中断函数在初始化后，立刻进入了一次，使得Num被自增了一次。这怎么回事呢？这个问题就出现在TimeBaseInit函数，里面有一个代码是这样写的：生成一个更新事件，来重新装载预分频器和重复计数器的值，立刻。我们知道预分频器是有个缓冲寄存器的，我们写的值只有在更新事件时，才会真正起作用，所以这里为了让值立刻起作用，就在这最后，手动生成了一个更新事件，这样预分频器的值就有效了，但同时它的副作用就是，更新事件和更新中断是同时发生的（理解：这个函数会产生一个更新中断和一个更新事件），更新中断会置更新中断标志位，当我们之后一旦初始化完了，更新中断就会立刻进入，这就是我们刚一上电，就立刻进入中断的原因。

所以解决这个问题，就要在更新中断使能前，清除一下更新中断标志位，下面是优化后的代码：

void Timer_Init(){
	//开启时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	//选择时基单元时钟
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	//配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStrcture;
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //指定时钟分频。
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//指定计数器模式
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Period=10000-1;//自动重装寄存器ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Prescaler=7200-1;//预分频器PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_RepetitionCounter=0;//通用定时器没有重复计数器，填0
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStrcture);
	 // 清除更新中断标志位
    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	
	//配置输出中断
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能更新中断。

	//配置NVIC
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//选择分组2
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//NVIC通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能该中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	//启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	
}

定时器外部时钟接线图

通过上面我们可以知道，PA0引脚就是TIM2的ETR引脚，我们就在这个引脚输入一个外部时钟。

写代码

现在我们的基本任务还是定时中断，但是这个时钟部分，我们就不使用内部时钟了。对于模块中的对射式红外传感器，无遮挡时模块DO输出低电平，遮挡时DO输出高电平，通过使用遮光板不断地遮挡抽离实现一个外部时钟的功能。

我们设计自动重装值为9（实际是满10进行一次更新中断），预分频器值为0（实际是一分频，不对外部时钟信号进行分频，遮挡几下就有几个上升沿）。

因为对射式红外传感器使用的是GPIOA的引脚，使用前要对GPIOA的时钟进行使能，并且配置PA0的引脚。

设置好之后，在屏幕上显示计数器的值和Num的值（Num的值是更新中断的次数），即理想状态下，计数器计10次后清零，Num值加1。

遮光板没有进入之前，PA0是低电平，遮光板进入之后，PA0输出高电平，这时就会有一个上升沿。这个上升沿要怎么控制内部的电路呢？这就需要这个函数：TIM_ETRClockMode2Config();

我们上半部分我们知道时基单元时钟的选择有六个函数，这就是对应的“选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟”的函数，这个模式下可以让PA0的时钟作为时基单元的时钟。

TIM_ETRClockMode2Config()中有四个参数。

第一个是选择定时器，我们这里使用的是TIM2通用定时器；

第二个是用于配置定时器的外部触发预分频器（External Trigger Prescaler）。这个参数决定了外部触发信号（ETRP）的频率如何被分频。以下是具体的参数及其含义：

TIM_ExtTRGPSC_OFF: 外部触发预分频器关闭，ETRP信号直接使用，不进行分频。
TIM_ExtTRGPSC_DIV2: ETRP信号频率被2分频。
TIM_ExtTRGPSC_DIV4: ETRP信号频率被4分频。
TIM_ExtTRGPSC_DIV8: ETRP信号频率被8分频。

我们这里不对ETRP的信号进行分频，因为我们想遮挡一次，计数器的值就增加1。

第三个是参数用于配置定时器的外部触发极性（External Trigger Polarity）。这个参数决定了外部触发信号（ETRP）是对高电平或上升沿有效，还是对低电平或下降沿有效。以下是具体的参数及其含义：

TIM_ExtTRGPolarity_Inverted: 外部触发信号为低电平或下降沿时有效。
TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted: 外部触发信号为高电平或上升沿时有效。

这个就看自己的选择来，如果你想遮挡立马就计数，就选择上升沿有效；如果你想要遮挡拿开后再计数，就选择下降沿有效。这里我们选择上升沿有效，就是遮挡后立马计数。

第四个参数是参数用于配置定时器的外部触发滤波器（External Trigger Filter）。这个参数决定了对外部触发信号进行滤波的级别，从而可以减少噪声对信号的影响。这个实际上就是之前讲的选择N的个数，N越多滤波的效果越好，我们这里不选择滤波，所以写0X00；

TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);

至此，全部流程已然理解，写代码自然不在话下：

void Timer_Init(){
	//开启时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	//配置GPIO
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrcture;
	GPIO_InitStrcture.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStrcture.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrcture);
	//选择时基单元时钟
	TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted,0x00);
	//配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStrcture;
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //指定时钟分频。
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//指定计数器模式
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Period=10-1;//自动重装寄存器ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_Prescaler=1 - 1;//预分频器PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStrcture.TIM_RepetitionCounter=0;//通用定时器没有重复计数器，填0
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStrcture);
	 // 清除更新中断标志位
    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	
	//配置输出中断
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能更新中断。

	//配置NVIC
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//选择分组2
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//NVIC通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能该中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	//启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	
}

中断函数代码：

void TIM2_IRQHandler(){
	if (TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) == SET)
	{
		Num++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

逻辑函数代码：

#include "stm32f10x.h"
#include "OLED.h"
#include "timer.h"
int Num;
int main(void){
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	OLED_ShowString(1,6,"AOOFOO");//字符串
	OLED_ShowString(2,1,"Num:");
	while(1){
	OLED_ShowNum(2,5,Num,5);
	OLED_ShowNum(3,5,TIM_GetCounter(TIM2),5);
	}
}