嵌入式-stm32-HAL库通过定时器中断翻转LED灯

一：这是前面的通过GPIO点LED灯文章，现在是通过定时器控制LED灯

《嵌入式-stm32-hal库通过GPIO点LED灯》

二：知识前置

1.什么是定时器

答：使用精准的时基，通过硬件的方式，实现定时功能,
定时器的核心就是计数器CNT(counter)。

2.定时器分类及功能

①基本定时器（TIM6~TIM7）：没有输入输出通道，常用作时基，也就是俗称定时功能。
②通用定时器（TIM2~TIM5）：具有多路独立通道，可用于输入捕获/输出比较，也可用作时基，用于PWM生成（控制电机速度、LED亮度调节）。
③高级定时器（TIM1和TIM8）：包括通用定时器所有功能外，还有具备带死区控制的互补信号输出、刹车输入等功能。

3.通用定时器介绍

1) 16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
2) 16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535 之间的任意数值。
3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
		A．输入捕获
		B．输出比较
		C．PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
		D．单脉冲模式输出
4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。
5）如下事件发生时产生中断/DMA：
		A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
		B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
		C．输入捕获
		D．输出比较
		E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
		F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

4.定时器计数模式

两个关键寄存器：
CNT:counter Register,计数器
ARR：Auto-Reload Register，自动装载寄存器

ARR 是一个 16 位的寄存器，用于设置定时器的周期性计数值（相当于水缸口临界值）。当定时器计数达到 ARR 的值时，会产生定时器溢出中断，然后重新从 0 开始计数。
CNT 是另一个 16 位的寄存器，用于存储定时器的当前计数值（相当于水龙头放水中的监测水位）。在定时器开始计数后，CNT 会逐渐增加，直到达到 ARR 的值，然后重新从 0 开始计数。

5.看关键词，你能回答多少

(可以先跳过，结束实验再回来看这个知识点，八股文)
答1：APB1是Advanced Peripheral Bus 1的缩写，外围总线，它是ARM Cortex-M系列微控制器中的一个总线接口。APB1是一种低速总线，通常用于连接低速周边设备，例如定时器、看门狗定时器、串口接口等。在一些具有多个APB总线的器件中，APB1通常用于连接外围设备，而APB2则用于连接更高速的设备，例如高速ADC和高速DMA控制器。

答2：TCLK（Test Clock）是测试时钟的缩写，是一种用于测试和调试集成电路（IC）的时钟信号。在芯片设计中，TCLK通常用于控制和同步测试数据的传输速率。它可以帮助验证电路的功能性和可靠性，并检测任何潜在的故障或错误。TCLK的频率和相位可以根据具体的测试需求进行设置和调整。

答3：在单片机领域，****RCC通常是指Reset and Clock Control（复位和时钟控制）模块，它是一种用于控制系统时钟和复位信号的硬件模块。RCC模块通常包括多个寄存器，可以被配置为产生各种不同的时钟信号，以满足不同外设的时钟要求。此外，RCC模块还负责处理系统复位信号，并确保系统在复位后能够正常启动和运行。RCC模块通常是单片机系统中比较重要的模块之一，因为它直接影响到系统的稳定性和可靠性。

答4：在STM32CubeMX中，PLLCLK和HCLK是与时钟系统相关的参数。

1. PLLCLK（Phase-Locked Loop Clock）是指使用锁相环（PLL）产生的系统时钟频率。PLL是一种电路模块，可以通过将输入时钟频率乘以固定倍数来生成高频时钟信号。在STM32微控制器中，PLL通常用于提供高频时钟给系统，以满足处理器和外设的时序要求。
2. HCLK（Host Clock）是指处理器核心时钟频率，也称为系统主时钟。HCLK是从PLLCLK或其他源时钟分频得到的，它为整个系统提供基准时钟信号。所有的处理器内部模块和外设都以HCLK作为参考时钟。
   在STM32CubeMX中，你可以配置PLLCLK的参数，例如输入时钟源、倍频因子等，以及HCLK的分频系数。这样可以根据具体的应用需求来调整系统时钟频率，以满足性能和功耗的平衡。

答5：PSC?
预分频器（Prescaler）是一种用于降低输入信号频率的电子元件或模块。它通常用于时钟系统中，用于将高频的输入信号分频成较低频的信号，以满足特定需求。
预分频器的工作原理是通过将输入信号按照预设的分频比进行划分，从而降低输出信号的频率。例如，如果预分频比为1:10，则每个输入脉冲产生的输出脉冲数为输入脉冲数的十分之一。这样可以将高频信号转换为较低频的信号，方便后续电路对信号进行处理和控制。
预分频器在数字电子系统中广泛使用，特别是在计数器、定时器、频率合成器等应用中。它可以帮助调整时钟频率，实现精确的时间控制、频率测量、频率变换等功能。通过设置不同的预分频比，可以得到不同的输出频率，以适应不同的应用需求。

6.定时器溢出时间计算公式（全文重点）

例如，要定时500ms，则：PSC=7199，ARR=4999，Tclk=72M。

三：定时器中断实验逻辑（hal库）

1.需求：使用定时器中断方法，每500ms翻转一次LED1灯状态。

	1. RCC配置
	2. LED1灯配置
	3. 时钟数配置
	4. TIM2配置

四：stm32CubeMX实现步骤以及细节

1.打开Stm32CubeMX,界面如图

2.选芯片：stm32f103c8t6

4.读芯片引脚原理图

找LED灯是哪个引脚控制，如图右侧PB8

5.先把LED灯设置为高电平模式

这样子上电之后，灯默认就是关的，这时候代码控制外设翻转高低电平，就可以点灯了

6.定时器TIM2的手动配置

7.配置时钟频率

8.RCC配置

9.代码自动设置生成的文件

10.图形化最后一步

五：keil5代码

1.keil5界面

2.全文只增加的代码有①②
①在main.c里增加的代码

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM2)
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
}//回调函数，当定时器时间到了，中断之后，下一步代码要前往的方向

尝试解释一下：
这段代码是一个回调函数，用于处理定时器中断事件。

在STM32的HAL库中，定时器的中断服务程序（IRQ）会调用该回调函数，以执行特定的操作。在这个例子中，回调函数是"HAL_TIM_PeriodElapsedCallback"，它会在定时器中断周期结束时被调用。
代码中的逻辑是判断触发中断的定时器实例是否为TIM2。如果是TIM2，那么会执行"HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8)"语句。这条语句的作用是将GPIOB引脚8的状态进行翻转（即从高电平变为低电平，或从低电平变为高电平）。
因此，当TIM2的定时器中断周期结束时，GPIOB引脚8的状态将会翻转一次，也就是在每次定时器中断时，GPIOB引脚8的电平状态将会交替变化。这种操作可以用于控制外部设备或指示灯的状态变化，例如在定时器中断时，让一个LED灯闪烁。

②在main.c里增加的代码HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//在main主函数里面添加，启动定时器
③这是手动添加业务代码之后总的main.c代码，其余.c和.h都没有改变

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM2)
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
}//这是①
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//这是②
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

六：实验结果就是LED灯每500ms秒亮一次，快速闪烁

以上，完