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CubeMX中TIM3定时器配置详解

创作时间:
作者:
@小白创作中心

CubeMX中TIM3定时器配置详解

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/weixin_47349306/article/details/145222971

本文详细介绍了在STM32CubeMX中配置TIM3定时器的各种模式，包括定时中断、PWM输出、输入捕获等。文章从基本的模式选择到具体的参数配置，再到中断处理函数的编写，提供了全面的指导和详细的代码示例，适合有一定嵌入式开发基础的工程师参考。

1. 定时器模式选择

TIM3 是一个通用定时器，支持多种功能，比如定时中断、PWM 输出、输入捕获和编码器模式等。根据你的需求，选择合适的模式：

  • 基本定时模式：适用于定时中断。
  • PWM 输出模式：用于生成 PWM 信号。
  • 输入捕获模式：用于测量输入信号的频率或脉宽。
  • 编码器模式：适用于处理旋转编码器信号。

2. 配置步骤

（1）Slave Mode（从模式）

  • 如果你需要 TIM3 作为其他定时器的从设备（比如用于触发同步），可以启用从模式。
  • 常见选项：
  • Disabled：默认禁用从模式。
  • EncoderEncoder Mode**：适用于编码器输入。
  • Reset Mode：从触发信号复位计数器。
  • Gated Mode：从触发信号启停计数器。
  • Trigger Mode：从触发信号启动计数器。

（2）Trigger Source（触发源）

  • 如果 TIM3 需要外部触发信号（比如来自另一个定时器或外部引脚），则需要配置触发源。
  • 常见选项：
  • Internal Trigger：选择其他定时器的输出作为触发源。
  • External Trigger：使用外部引脚（如 TI1FP1）作为触发源。

（3）Clock Source（时钟源）

  • 定时器的时钟源可以选择：
  • Internal Clock：使用内部时钟。
  • External Clock Mode 1：从外部输入引脚获取时钟。
  • External Clock Mode 2：从触发输入获取时钟。

（4）Channel1-Channel4（通道配置）

  • TIM3 有 4 个通道，每个通道可以独立配置为输入或输出模式：
  • PWM Generation：用于生成 PWM 信号。
  • Input Capture：用于捕获输入信号。
  • Output Compare：用于比较输出。
  • 如果某个通道未使用，可以保持 Disabled。

（5）Combined Channels（组合通道）

  • 如果需要组合多个通道（比如用于高级 PWM 功能），可以在这里进行配置。

（6）其他选项

  • Use ETR as Clearing Source：使用外部触发输入（ETR）作为计数器清零信号。
  • XOR Activation：启用 XOR 功能，用于输入捕获时将多个输入信号组合。
  • One Pulse Mode：启用单脉冲模式，计数器只运行一次。

3. 常见配置示例

（1）定时中断模式

  • Slave Mode：Disabled
  • Trigger Source：Disabled
  • Clock Source：Internal Clock
  • Channel1-Channel4：Disabled
  • 配置预分频器（Prescaler）和自动重装载值（ARR），以生成所需的中断频率。

（2）PWM 输出模式

  • Slave Mode：Disabled
  • Trigger Source：Disabled
  • Clock Source：Internal Clock
  • Channel1-Channel4：配置为 PWM Generation
  • 设置 PWM 的占空比和频率。

（3）输入捕获模式

  • Slave Mode：Disabled
  • Trigger Source：Disabled
  • Clock Source：Internal Clock
  • Channel1-Channel4：配置为 Input Capture
  • 设置捕获边沿（上升沿、下降沿或双边沿）。

4. 参数设置

（1）设置定时器参数
在 Parameter Settings 中，配置以下参数：

  • Prescaler (PSC)：

  • 预分频器，用于减小定时器输入时钟频率。

  • 定时器时钟频率 = APB 总线时钟 / (PSC + 1)。

  • 例如，如果 APB 时钟为 72 MHz，PSC 设置为 71，则定时器时钟频率为 1 MHz。

  • Counter Mode：

  • 设置计数模式：

  • Up：向上计数。

  • Down：向下计数。

  • Center-Aligned：中心对齐模式（用于 PWM）。

  • Counter Period (ARR)：

  • 自动重装载值，决定定时器的计数周期。

  • 定时器周期 = （ARR + 1） / 定时器时钟频率。

  • 例如，ARR 设置为 999，定时器时钟为 1 MHz，则周期为 1 ms。

  • Internal Clock Division (CKD)：

  • 时钟分频，用于调整定时器的采样频率。

  • 一般选择 No Division。

  • Auto-Reload Preload：

  • 选择是否启用自动重装载缓冲区。如果启用，则需要在更新事件（Update Event）后才会加载 ARR 值。

（2）触发输出（TRGO）

  • 如果需要将定时器的事件输出到其他外设（如 ADC），可以配置 Trigger Output (TRGO)：
  • Reset：在更新事件时触发。
  • Enable：在计数器启用时触发。
  • Update：在更新事件时触发。

（3）中断或 DMA 设置

  • 如果需要使用定时器中断：
  • 切换到 NVIC Settings，启用对应定时器的中断（如 TIM3 global interrupt）。
  • 如果需要使用 DMA：
  • 切换到 DMA Settings，添加对应的 DMA 通道。

2. 定时中断配置示例

假设你需要配置 TIM3 以产生 1 ms 的定时中断，以下是具体配置步骤：

  1. Enable TIM3：
  • 在 Timers 中启用 TIM3。
  1. 设置参数：
  • Prescaler (PSC)：71（假设 APB 时钟为 72 MHz，则定时器时钟为 1 MHz）。
  • Counter Period (ARR)：999（1 MHz / 1000 = 1 ms）。
  • Counter Mode：Up。
  • Auto-Reload Preload：Enable。
  1. 启用中断：
  • 切换到 NVIC Settings，启用 TIM3 的全局中断。
  1. 生成代码：
  • 点击 Project -> Generate Code，在生成的代码中找到 MX_TIM3_Init() 函数，确认初始化参数正确。
  1. 编写中断处理函数：
  • 在 stm32fxxx_it.c 文件中，找到 TIM3_IRQHandler()，添加你的中断处理逻辑。

3. PWM 输出配置示例

如果你需要配置 TIM3 的 PWM 输出，以下是配置步骤：

  1. Enable TIM3：
  • 在 Timers 中启用 TIM3。
  1. 设置参数：
  • Prescaler (PSC)：71（假设 APB 时钟为 72 MHz，则定时器时钟为 1 MHz）。
  • Counter Period (ARR)：999（PWM 周期为 1 ms）。
  • Counter Mode：Up。
  1. 配置通道：
  • 切换到 Mode and Configuration，将 Channel1 设置为 PWM Generation。
  • 设置占空比（通过 Pulse 值调整，占空比 = Pulse / ARR）。
  1. 生成代码并初始化：
  • 点击 Generate Code，在 HAL 库中调用 HAL_TIM_PWM_Start() 启动 PWM。

4. 注意事项

  • 时钟源：确保定时器的时钟源配置正确，例如 APB 时钟频率是否满足需求。
  • 分频器和周期值的计算：根据实际需求调整 PSC 和 ARR，以满足定时或 PWM 的频率要求。
  • 中断优先级：如果启用了中断，确保优先级设置合理，避免与其他中断冲突。

1. Enabled（启用）

  • 勾选了 Enabled，表示启用了 TIM3 的全局中断功能。
  • 这意味着，当 TIM3 产生中断事件（例如计数溢出、更新事件等）时，NVIC（嵌套向量中断控制器）会处理该中断，并调用对应的中断服务函数（ISR）。
  • 启用中断后，需要在代码中实现相应的中断处理逻辑，例如在 stm32fxxx_it.c 文件中编写 TIM3_IRQHandler() 函数。

2. Preemption Priority（抢占优先级）

  • 设置为 0，表示该中断的抢占优先级为最高（优先级值越小，优先级越高）。
  • 如果系统中有其他中断，NVIC 会根据抢占优先级决定哪个中断先被处理。
  • 抢占优先级的典型应用：
  • 如果有多个中断源，优先级高的中断可以打断优先级低的中断。
  • 例如，假设 TIM3 的抢占优先级为 0，而另一个外设（如 USART）的抢占优先级为 1，则当 TIM3 中断发生时，即使 USART 中断正在执行，TIM3 中断也会立即抢占并优先处理。

3. 注意事项

  • 抢占优先级与子优先级：

  • STM32 的中断优先级分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级用于决定中断是否可以打断其他中断，而子优先级用于处理相同抢占优先级的中断顺序。

  • 在 CubeMX 中，抢占优先级和子优先级的位数可以通过 NVIC 优先级分组 进行配置。

  • 中断响应时间：

  • 抢占优先级设置为最高（0）时，TIM3 中断的响应速度最快，但可能会影响其他低优先级中断的实时性。因此，需要根据实际应用场景合理分配优先级。

  • 中断嵌套：

  • 如果启用了抢占优先级，高优先级中断可以打断低优先级中断，形成中断嵌套。需要确保中断服务函数的执行时间尽可能短，以避免影响系统性能。

CubeMX 配置生成代码

在 CubeMX 中配置 TIM3 的中断后，生成的代码会自动完成以下工作：

  • 初始化 TIM3 的中断优先级。
  • 启用 TIM3 的中断功能。
  • 你可以在生成的 main.c 文件中找到 MX_TIM3_Init() 函数，其中包含了 TIM3 的中断配置。

中断服务函数

在生成的代码文件 stm32fxxx_it.c 中，会包含 TIM3_IRQHandler() 函数，这是 TIM3 的中断服务函数（ISR）。你需要在该函数中编写具体的中断处理逻辑。以下是一个示例代码：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    // 检查中断标志位
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim3, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim3, TIM_IT_UPDATE) != RESET)
        {
            // 清除中断标志位
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3, TIM_IT_UPDATE);
            // 在这里添加中断处理逻辑
            // 例如：翻转 LED 状态、更新计数器、触发任务等
        }
    }
}
  1. 检查中断标志位：
  • 使用 __HAL_TIM_GET_FLAG() 函数检查是否发生了更新事件（TIM_FLAG_UPDATE）。
  • 使用 __HAL_TIM_GET_IT_SOURCE() 函数确认更新事件中断是否已启用。
  1. 清除中断标志位：
  • 使用 __HAL_TIM_CLEAR_IT() 函数清除更新事件的中断标志位，以避免重复进入中断。
  1. 添加中断处理逻辑：
  • 在中断服务函数中编写具体的处理逻辑，例如翻转 LED 状态、更新计数器、触发任务等。

HAL_TIM_IRQHandler 中包含的所有回调函数及其作用

HAL_TIM_IRQHandler 是 HAL 库中定时器中断处理的核心函数，它会根据定时器的中断标志位和中断源来调用对应的回调函数。以下是我对 HAL_TIM_IRQHandler 中包含的所有回调函数及其作用的详细说明：

1. 输入捕获回调

  • 函数：HAL_TIM_IC_CaptureCallback(htim)
  • 作用：
  • 当定时器的输入捕获通道（Capture Compare Channel）检测到输入信号时触发。
  • 一般用于测量输入信号的频率或占空比。

2. 输出比较回调

  • 函数：HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(htim)
  • 作用：
  • 当输出比较事件发生时触发。
  • 一般用于定时器的输出比较模式，产生精确的定时事件。

3. PWM 脉冲完成回调

  • 函数：HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(htim)
  • 作用：
  • 当 PWM 输出产生一个完整的脉冲周期时触发。
  • 一般用于监控 PWM 信号的输出状态。

4. 定时器周期溢出回调

  • 函数：HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(htim)
  • 作用：
  • 当定时器计数器溢出（更新事件，Update Event）时触发。
  • 一般用于定时中断。

5. 断点事件回调

  • 函数：HAL_TIMEx_BreakCallback(htim)
  • 作用：
  • 当发生断点事件（Break Event）时触发。
  • 一般用于紧急停止 PWM 输出，保护电机或其他设备。

6. 触发检测回调

  • 函数：HAL_TIM_TriggerCallback(htim)
  • 作用：
  • 当触发事件（Trigger Event）发生时触发。
  • 一般用于同步多个定时器或外设。

7. 换向事件回调

  • 函数：HAL_TIMEx_CommutCallback(htim)
  • 作用：
  • 当换向事件（Commutation Event）发生时触发。
  • 一般用于控制三相电机的换向。

8. 用户注册回调（可选）

如果启用了 HAL 的回调注册功能（USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1），用户可以注册自定义回调函数：

  • htim->IC_CaptureCallback：代替 HAL_TIM_IC_CaptureCallback。
  • htim->OC_DelayElapsedCallback：代替 HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback。
  • htim->PWM_PulseFinishedCallback：代替 HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback。
  • htim->PeriodElapsedCallback：代替 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback。
  • htim->BreakCallback：代替 HAL_TIMEx_BreakCallback。
  • htim->TriggerCallback：代替 HAL_TIM_TriggerCallback。
  • htim->CommutationCallback：代替 HAL_TIMEx_CommutCallback。

总结：包含的回调函数

以下是 HAL_TIM_IRQHandler 中可能调用的所有回调函数：

  1. 输入捕获回调：HAL_TIM_IC_CaptureCallback
  2. 输出比较回调：HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback
  3. PWM 脉冲完成回调：HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback
  4. 定时器周期溢出回调：HAL_TIM_PeriodElapsedCallback
  5. 断点事件回调：HAL_TIMEx_BreakCallback
  6. 触发检测回调：HAL_TIM_TriggerCallback
  7. 换向事件回调：HAL_TIMEx_CommutCallback

如何使用这些回调函数？

你需要在相应的回调函数中实现具体的功能逻辑。例如，如果你使用定时中断，可以在 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 中处理定时器溢出的逻辑：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM3)
    {
        // TIM3 溢出事件的处理逻辑
    }
}
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