单片机中运行多个定时器的实现方法与示例代码

单片机中运行多个定时器的实现方法与示例代码

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_52011717/article/details/144835482

在单片机的裸机编程环境中，同时运行多个定时器是完全可行的，但需要注意一些关键点以确保系统的稳定性和效率。本文将详细介绍在单片机中运行多个定时器的关键考虑因素和实现方法，并提供具体的示例代码。

硬件支持

• 定时器数量：首先确认您的单片机是否具备足够的定时器资源。大多数现代单片机（如STM32、AVR、PIC等）都配备了多个独立的定时器模块。
• 定时器类型：了解每个定时器的功能特性，例如基本定时器、通用定时器、高级定时器等。不同类型的定时器可能有不同的功能和精度要求。

中断配置

• 中断优先级：如果使用中断来处理定时器事件，需要合理配置中断优先级，以避免高优先级的中断被低优先级的中断打断，导致系统不稳定或响应延迟。
• 中断嵌套：确保中断嵌套机制正确配置，以便在必要时可以处理多个中断源。某些单片机支持嵌套向量中断控制器（NVIC），可以帮助管理复杂的中断场景。
• 中断服务程序（ISR）：为每个定时器编写相应的中断服务程序（ISR），并在ISR中尽量减少执行时间，避免长时间占用CPU。

定时器初始化

• 预分频器设置：根据所需的定时周期，合理设置定时器的预分频器（Prescaler），以确保定时器的计数频率合适。
• 自动重装载：对于周期性任务，可以启用定时器的自动重装载功能，使得定时器在每次溢出后自动重新加载初始值，从而实现连续定时。
• 使能定时器：确保在初始化完成后，正确使能各个定时器。

任务调度

• 轮询方式：如果您不使用中断，而是采用轮询的方式检查定时器的状态，可以在主循环中定期查询各个定时器的标志位，并根据需要执行相应的任务。
• 协同工作：确保多个定时器之间的任务不会相互冲突，特别是在共享资源（如GPIO、UART等）的情况下，使用互斥锁或其他同步机制来保护临界区。

性能优化

• 负载均衡：合理分配各个定时器的任务，避免某个定时器负担过重，影响系统的整体性能。
• 最小化开销：在ISR中尽量减少不必要的操作，避免长时间占用CPU。可以将复杂计算或数据处理推迟到主循环中进行。

示例代码

下面是一个简单的示例，展示了如何在STM32单片机上同时配置和使用三个定时器。假设我们使用的是STM32CubeMX生成的基础代码框架。

#include "stm32f4xx_hal.h"
TIM_HandleTypeDef htim2; // 定时器2
TIM_HandleTypeDef htim3; // 定时器3
TIM_HandleTypeDef htim4; // 定时器4

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);
static void MX_TIM3_Init(void);
static void MX_TIM4_Init(void);

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Instance == TIM2) {
        // 处理定时器2的中断
        // 例如，每1秒触发一次
        printf("Timer 2 Interrupt\n");
    } else if (htim->Instance == TIM3) {
        // 处理定时器3的中断
        // 例如，每500毫秒触发一次
        printf("Timer 3 Interrupt\n");
    } else if (htim->Instance == TIM4) {
        // 处理定时器4的中断
        // 例如，每250毫秒触发一次
        printf("Timer 4 Interrupt\n");
    }
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM2_Init();
    MX_TIM3_Init();
    MX_TIM4_Init();

    // 启动定时器
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);

    while (1) {
        // 主循环可以用来做其他事情
    }
}

static void MX_TIM2_Init(void) {
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 8399; // 假设系统时钟为84MHz，预分频器设置为8400-1
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 9999; // 每10000个计数周期溢出，即1秒
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim2);
}

static void MX_TIM3_Init(void) {
    __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 8399;
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 4999; // 每5000个计数周期溢出，即500毫秒
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim3);
}

static void MX_TIM4_Init(void) {
    __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();
    htim4.Instance = TIM4;
    htim4.Init.Prescaler = 8399;
    htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim4.Init.Period = 2499; // 每2500个计数周期溢出，即250毫秒
    htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    HAL_TIM_Base_Init(&htim4);
}

void SystemClock_Config(void) {
    // 系统时钟配置代码
}

static void MX_GPIO_Init(void) {
    // GPIO初始化代码
}

注意事项

• 中断优先级：在上述示例中，所有定时器的中断优先级默认相同。如果需要调整优先级，可以在MX_TIMx_Init()函数中通过htimx.Init.Priority参数进行设置。
• 调试工具：使用调试工具（如ST-Link、JTAG、SWD）可以帮助您监控定时器的行为，确保它们按预期工作。
• 功耗管理：如果您的应用对功耗有严格要求，可以考虑在不需要定时器时将其关闭，以节省电能。