跳到主要内容

STM32 HAL 定时器

介绍​

在嵌入式系统中，定时器（Timer）是一个非常重要的外设，用于生成精确的时间延迟、测量时间间隔、生成 PWM 信号等。STM32 微控制器提供了多种定时器，包括基本定时器、通用定时器和高级定时器。通过 STM32HAL 库，我们可以轻松地配置和使用这些定时器。

本文将逐步介绍如何使用 STM32HAL 库配置定时器，并通过实际案例展示其应用。

定时器的基本概念​

定时器本质上是一个计数器，它根据时钟信号递增或递减。STM32 的定时器可以配置为多种模式，包括：

  • 向上计数模式：计数器从 0 开始递增，直到达到设定的值（自动重装载值），然后重新从 0 开始。
  • 向下计数模式：计数器从设定的值开始递减，直到达到 0，然后重新从设定的值开始。
  • 中央对齐模式：计数器先递增到设定的值，然后递减到 0，如此循环。

定时器还可以配置为生成中断或触发 DMA 请求，以便在特定事件发生时执行相应的操作。

配置定时器​

1. 初始化定时器​

首先，我们需要初始化定时器。以下是一个使用 STM32HAL 库初始化定时器的示例代码：

c
TIM_HandleTypeDef htim2;

void MX_TIM2_Init(void)
{
    TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 8399; // 预分频器，将时钟频率降低
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 9999; // 自动重装载值
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
    {
        // 初始化错误处理
    }

    sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
    {
        // 时钟源配置错误处理
    }

    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    {
        // 主从模式配置错误处理
    }
}

2. 启动定时器​

初始化完成后，我们需要启动定时器：

c
HAL_TIM_Base_Start(&htim2);

3. 处理定时器中断​

如果我们需要在定时器溢出时执行某些操作，可以配置定时器中断：

c
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM2)
    {
        // 定时器溢出时的处理代码
    }
}

实际案例：使用定时器生成 PWM 信号​

PWM（脉宽调制）信号广泛应用于电机控制、LED 调光等场景。以下是一个使用 STM32HAL 库生成 PWM 信号的示例：

c
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

void MX_TIM2_Init(void)
{
    // 初始化定时器
    MX_TIM2_Init();

    // 配置 PWM 模式
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 5000; // 占空比
    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    {
        // PWM 配置错误处理
    }

    // 启动 PWM
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
}

总结​

通过本文，我们学习了如何使用 STM32HAL 库配置和使用定时器。定时器是嵌入式系统中非常重要的外设，掌握其使用方法对于开发复杂的嵌入式应用至关重要。

附加资源与练习​

  • 练习 1：尝试配置一个定时器，使其每 1 秒触发一次中断，并在中断处理函数中切换 LED 的状态。
  • 练习 2：使用定时器生成一个频率为 1kHz、占空比为 50% 的 PWM 信号，并观察其波形。
提示

如果你在配置定时器时遇到问题，可以参考 STM32 的参考手册和 HAL 库的文档，这些资源提供了详细的寄存器描述和 API 说明。