定时器（Timer）

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我是靠谱客的博主高贵水蜜桃，这篇文章主要介绍定时器（Timer），现在分享给大家，希望可以做个参考。

1.时钟
时钟就是一个可以产生周期性信号的设备。
时钟信号就是周期性变化的信号。

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T:时钟周期 最小重复的信号单元的时间长度，基本单元为s(秒)
F:时钟频率 1s内有多少个重复的信号单元，单位为Hz
--->T * F = 1

2.为什么需要时钟？
时钟的最主要的目的是为了同步信号。
设备之间的同步是通过时钟信号来进行的。
3.时钟信号是怎么产生的？
在自然界中有一些物体天生就会产生摆动(振动)–>石英晶体
如果想利用石英晶体规则地、周期性的产生方波信号，需要一些电路来保证，如晶振电路：频率一般比较小，如：12M、8M…
但是晶振电路难以满足现代计算机的高频需求，如：CPU它的频率就会很高。

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分频/倍频电路：
	分频：把输入频率变小
	倍频：把输入频率变大

4.STM32F4xx时钟树(时钟系统)

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关键词：
	HSE:High Speed External 高速外部时钟 (晶振电路8MHz)
	HSI:High Speed Internal 高速内部时钟 (16MHz RC振荡器)
	LSE:Low Speed External 	低速外部时钟 (32.768KHz)
	LSI:Low Speed Internal	低速内部时钟 (32KHz RC振荡器)

内部时钟：由内部集成的RC震荡电路产生
外部时钟：由晶振产生
SYSCLK(系统时钟频率168MHz) = PLLCLK(锁相环时钟)

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位于APB1总线上的定时器的频率42M * 2 = 84MHZ
位于APB2总线上的定时器的频率84M * 2 = 168MHZ

*5.定时器(Timer)
定时器就是用来定时的器件
在STM32上，一般来说，定时器由三部分组成：
1）时基单元(Time Base Unit)

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定时器的基本单元，所有的定时器都会具备的单元。

时基单元的工作原理:

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将计数器设置为一个值按照一定的时钟频率递减到0，或者按照一定的时钟
频率从0递增到某个值，当计数器溢出后，可以产生一个溢出事件/中断以
此来达到定时的功能。

时基单元 = 计数器 + 重载计数值寄存器 + 定时器预分频器

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a.	定时器预分频器Timex_PSC
		用来将定时器的总线时钟进行分频，提供一个合适的频率给计数
器去计数。分频系数介于1到65536之间，是一个16位的寄存器。
b.	重载计数值寄存器Timx_ARR
		用来设定计数值(N值)。如果自动重装载寄存器的值为0，则计数
器停止。
c.	计数器Timx_CNT
		按照预分频器给它提供的频率，从0递增到N，或者从N递减到0，
并且可以在溢出后，产生定时器中断/事件。

比如：假设Timex是位于APB1总线上，那么Fin = 84MHz，一般情况下，为了方便计算，将Timex_PSC设置为83。

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 Tcnt = 1/Fcnt = (Timex_PSC + 1) / Fin = (83 + 1)/84M = (10^-6)s = 1us
产生定时器中断的时长t = (N + 1)us

时基单元

2）输入捕获单元
可以对一个或者多个输入信号进行处理。
有些定时器不具备输入捕获单元。

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	具体能够捕获多少个输入信号需要看你的定时器有几个通道Channel。
	功能：比如可以计算输入信号的频率

3）输出比较单元
可以输出一个或者多个信号
有些定时器是没有输出比较单元

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	具体能够输出多少个信号，就需要看你的定时器有几个通道Channel。
	输出比较：
		主要是用于输出PWM波。
		定时器可以向对应的GPIO引脚(复用功能)输出一个电平状态。
		并且可以根据输出比较寄存器的值，来翻转输出的电平状态。

6.STM32F4xx定时器概述
1）SysTick
时钟嘀嗒定时器–>系统定时器

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	在M3/M4中都会内置一个在NVIC中的SysTick定时器。这个定时器
只有时基单元。并且溢出的时候，会产生SysTick中断，执行中断处理函数
SysTick_Handler

为什么需要这样的一个定时器？

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	因为大多数的操作系统，都需要一个硬件定时器来产生操作系统需要
的时钟嘀嗒中断，主要用于操作系统计时。

SysTIck定时器作为整个系统的基本的时间单元。
SysTick被集成在NVIC中，他可以产生SysTick中断，其实就是一个简单的24bit的递减定时器，它可以运行在处理器的时钟主频(168MHz)上，也可以运行在外部时钟(8MHz)上。
时钟滴答定时器

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寄存器配置步骤：
	a.	Disable SysTick(禁止SysTick)
		将Control and Status寄存器中的bit0-->0
	b.	选择时钟源
		将Control and Status寄存器中的bit2:
			1:168M的系统时钟    <---	  0:8M外部时钟	
	c.	使能中断
		将Control and Status寄存器中的bit1:
		1:SysTick中断使能	0:SysTick中断禁止
	d.	设置N值和计数初值
	e.	Enable SysTick(使能SysTick)

2）基本定时器(TIM6/TIM7)
只有时基单元，没有输入捕获单元/输出比较单元(无输入输出引脚)。

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16位自动重装载递增计数器
用途：只能用于定时器中断

3）通用定时器
TIM2~TIM5 / TIMT9 ~TIM14,共10个
TIM2~TIM5

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TIM3/TIM4(16bit)、TIM2/TIM5(32bit)计数器。
计数模式可以由软件配置成：
	递增(0-->N)、递减(N-->0)、先递增再递减(0-->N-->0)
多达4个独立通道(可以有4个GPIO引脚复用)，可以由软件配置成：
			— 输入捕获
			— 输出比较
			— PWM 生成（边沿和中心对齐模式）
			— 单脉冲模式输出

TIM9~TIM14

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16bit的计数器，只能递增计数。
2个独立通道，可以由软件配置成：
			— 输入捕获
			— 输出比较
			— PWM 生成（边沿对齐模式）
			— 单脉冲模式输出

用途：

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a.用于定时器中断			--> 配置时基单元
b.用于捕获输入信号	    -->	配置时基单元 + 输入捕获单元
c.用于输出特定的信号(PWM)--> 配置时基单元 + 输出比较单元

4）高级定时器(TIM1 TIM8)

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16bit计数器，递增、递减、递增/递减计数。	
多达 4 个独立通道，可用于：
		— 输入捕获
		— 输出比较
		— PWM 生成（边沿和中心对齐模式）
		— 单脉冲模式输出

重复计数器(Timx_RCR):Repeation Counter Register

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	如果使用了重复计数，则当计数器重复溢出次数达到了设定的重复
计数器的值+1后才会产生定时器溢出/中断。
	如果不使用重复计数器，在每次计数器溢出后都会产生中断/事件。	
此时就跟通用定时器没什么区别。

5）看门狗 Watch Dog
看门狗的作用就是当系统卡死(跑飞了)之后，会产生复位中断(Reset_Handler)。但是看门狗只不过是忽略了卡死的现象，它并不能帮你解决卡死的问题。

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看门狗的原理：
	相当于一个定时器，当定时器的计数溢出后，就会产生溢出中断，这
个中断产生后，就会去执行RESET复位中断服务函数。

看门狗的实现：
1.初始化配置看门狗，比如设置初始值为N
	配置好之后，系统启动同时看门狗也开始运行，就会从N开始递减(从0
开始递增)，当减到溢出的时候，就会CPU复位。所以正常情况下，不能让
看门狗减到0，那么为了避免在正常的情况下，看门狗减到0，需要喂狗。
			
2.周期性的喂狗(重置定时器计数值)
比如:假设看门狗的定时时间为50ms。
意味着如果不做任何处理的话，每过50ms产生复位中断。
你必须每隔 < 50ms的时间就必须喂狗一次，以避免它产生复位中断。

喂狗的话不能采用定时器中去喂狗：
	因为定时器中断无论是CPU是否跑飞，都会在溢出后产生中断，用定时
器喂狗，会导致看门狗失去效果。

7.STMF4xx固件库中定时器相关的函数
1）定时器时基单元配置

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a.使能定时器时钟总线(定时器都处于APB1或者APB2总线上)
	 RCC_APB1P...
	 RCC_APB2P...
b.初始化定时器时基单元
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

2）定时器中断配置
当要使用定时器中断时，则需要配置由哪种方式触发定时器中断。

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void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)
//用于指定触发定时器中断的方式

3）NVIC配置
同时写一个定时器对应的中断服务函数
4）使能定时器

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void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

输出比较
不同的定时器有2~4个独立的通道，每一个通道都是由GPIO复用而来。因此，如果需要使用输出比较(输入捕获)的话，则需要事先配置通道对应的GPIO(AF模式)口。输入捕获和输出比较因为使用的是同一个寄存器，所以两者不能同时使用。

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输出比较的实现步骤：
1.初始化GPIO控制器
	1.1 使能GPIO分组时钟
	1.2 初始化GPIO口(AF模式)
	1.3 配置GPIO复用功能
	void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)
2.配置定时器时基单元
	2.1 使能定时器时钟总线(定时器都处于APB1或者APB2总线上)
	2.2 初始化定时器时基单元
3.配置输出比较器(各个通道是可以独立配置)
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
4.使能定时器
	TIM_Cmd
	
设置输出比较寄存器的值：
	void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare1);
	void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare2);
	void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare3);
	void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare4);