5.节拍定时器应用.doc

第五章 节 拍 定 时 器5.1 节拍定时器概述STM32F10x内核中有一个节拍定时器。节拍定时器为一个24位递减计数器，节拍定时器设定初值并使能后，每经过1个系统时钟周期，计数值就减1。当计数值递减到0时，节拍定时器自动重装初值，并继续向下计数，同时内部的COUNTFLAG标志会置位，触发中断(如果中断使能)。节拍定时器，其功能简单，只能提供一个节拍定时用，一般作为系统的嘀嗒。在使用外部晶振为8MHz，9倍频，系统时钟为72MHz，节拍定时器的递减频率可以设为9MHz（如HCLK/8）。在这个条件下，把系统定时器的初始值设置成90000，就能够产生10ms的时间基值，如果开启中断，则产生10ms的中断。利用ST的函数库使用systick的方法1、调用SysTick_CounterCmd() 失能SysTick计数器2、调用SysTick_ITConfig () 失能SysTick中断 3、调用SysTick_CLKSourceConfig() 设置SysTick时钟源。4、调用SysTick_SetReload() 设置SysTick重装载值。5、调用SysTick_ITConfig () 使能SysTick中断6、调用SysTick_CounterCmd() 开启SysTick计数器下面部分我们分别来介绍这几个库函数。5.2 库函数介绍5.2.1 函数SysTick_CLKSourceConfig SysTick_CLKSourceConfig函数，其功能为设置SysTick时钟源。表5-2-1. 描述了函数SysTick_CLKSourceConfig 函数名SysTick_CLKSourceConfig函数原形void SysTick_CLKSourceConfig(u32 SysTick_CLKSource)功能描述 设置SysTick时钟源 输入参数 SysTick_CLKSource：SysTick时钟源 输出参数无 返回值无先决条件无被调用函数无表5-2-2 列举了SysTick_CLKSource 参数允许取值范围 表5-2-2 SysTick_CLKSource值SysTick_CLKSource参数可取的值描述 SysTick_CLKSource_HCLK_Div8SysTick时钟源为AHB时钟除以8SysTick_CLKSource_HCLKSysTick时钟源为AHB时钟 例：设置系统定时器时钟为AHB时钟 SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK); 5.2.2 函数SysTick_SetReload 函数SysTick_SetReload的功能为设置SysTick重装载值。表5-2-3描述了函数SysTick_SetReload 函数名SysTick_SetReload 函数原形void SysTick_SetReload(u32 Reload) 功能描述 设置SysTick重装载值输入参数 Reload：重装载值，该参数取值必须在1和0x00FFFFFF之间 输出参数无 返回值无先决条件无被调用函数无例：设定系统定时器的重载值为90000SysTick_SetReload(90000); 5.2.3 函数SysTick_CounterCmd 函数SysTick_CounterCmd的功能为使能或者失能SysTick计数器表5-2-4. 描述了函数SysTick_CounterCmd 函数名SysTick_CounterCmd 函数原形void SysTick_CounterCmd(u32 SysTick_Counter) 功能描述 使能或者失能SysTick计数器输入参数 SysTick_Counter：SysTick计数器新状态输出参数无 返回值无先决条件无被调用函数无表5-2-5列举了SysTick_Counter参数可取的值。表5-2-5. SysTick_Counter值SysTick_Counter参数可取的值描述SysTick_Counter_Disable失能计数器SysTick_Counter_Enable使能计数器SysTick_Counter_Clear清除计数器值为0例： 使能系统定时器SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable); 5.2.4 函数SysTick_ITConfig 函数SysTick_ITConfig的功能是使能或者失能SysTick中断。表5-2-6. 描述了函数SysTick_ITConfig 函数名SysTick_ITConfig函数原形void SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState)功能描述 使能或者失能SysTick中断 输入参数 NewState：SysTick中断的新状态，这个参数可以取：ENABLE或者DISABLE输出参数无 返回值无先决条件无被调用函数无例：使能系统定时器中断 SysTick_ITConfig(ENABLE); 5.2.5 函数SysTick_GetCounter 函数SysTick_GetCounter的功能是获取SysTick计数器的值。表5-2-7 描述了函数SysTick_GetCounter 函数名SysTick_GetCounter函数原形u32 SysTick_GetCounter(void)功能描述 获取SysTick计数器的值 输入参数 无输出参数无 返回值SysTick计数器的值 先决条件无被调用函数无例：获取系统定时器的计数值u32 SysTickCurrentCounterValue; SysTickCurrentCounterValue = SysTick_GetCounter(); 5.3 节拍定时器试验1嘀嗒实例5.3.1 实验要求利用节拍定时器，每10毫秒中断一次，每500毫秒跳变一次LED8。5.3.2 软件结构在程序中，需要初始化节拍定时器，使节拍定时器每10ms重载一次，并开启节拍定时器中断。在中断程序中，每进入一次中断，让一计数变量加1，然后判断是否有50次，如果有50次，则跳变一下LED8灯，同时把计数变量清0。这样程序运行时LED8灯就不停地闪烁。图5-3-1是程序的流程图。 图5-3-1 软件流程图5.3.3 实例代码以队列收发数据为基础，来进行添加。首先创建E:OpenM3V开发板测试程序SysTicksys_delay文件夹，把E:OpenM3V开发板测试程序USARTUSART3文件夹中的工程，复制到E:OpenM3V开发板测试程序SysTicksys_delay文件夹中，,编译下载，看程序复制是否正确，这一步很关键，在作任何更改前，必须验证前一步的正确和完整性。 对其的态度是，宁愿认为其是错误的，也不要去假设它是正确的。所有正确的东西，必须要实际测试后才能确定。有时看似麻烦的东西，却能节省好多时间和精力，并给我们对下一步的信心。验证通过后，点击图标，在编辑对话框中出现一个新的空白文档，在这个文档中加入以下这部分内容，然后点击存盘，文件保存在本工程文件所在地文件夹中，命名为systic.c。这个文件中，存放系统定时器初始化有关的所有程序代码和函数。同时把这个文件加入到文件组USER中。下面是systic.c文件中系统定时器初始化的程序清单：#include stm32f10x_lib.hunsigned char sys_nub; /系统定时器中断计数变量/SysTick设置void SysTick_Config(void) /失能SysTick定时器 SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable); /失能SysTick中断 SysTick_ITConfig(DISABLE); /设置SysTick时钟源 SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); /设置SysTick重载值，10ms重载一次，在72Mhz时钟下 SysTick_SetReload(90000); /开SysTick中断 SysTick_ITConfig(ENABLE); /开SysTick定时器 SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable); 点击图标，在编辑对话框中出现一个新的空白文档，在这个文档中加入以下这部分内容，然后点击存盘，文件保存在本工程文件所在地文件夹中，命名为systic.h。void SysTick_Config(void);extern unsigned char sys_nub;在stm32f10x_it.c文件中，加入头函数systic.h，在系统中断定时器中断函数void SysTickHandler(void)中加入以下程序代码：void SysTickHandler(void) sys_nub+; /系统定时器中断计数变量加1 if(sys_nub 49) /计数到50时 sys_nub = 0; /清0计数变量 LED8B(); /跳转LED8灯 在主函数中加入头文件systic.h，并加入系统定时器初始化函数SysTick_Config()。程序代码分析：在main函数中，首先启动时钟和初始化嵌套向量中断控制器（NVIC），然后再调用I/O口、串口系统定时器初始化函数。在系统定时器中断中计数中断次数，当达到50次时，跳转LED8灯。5.3.4 编译下载和调试通过ProjectRebuild All命令进行编译。编译通过后，在其工程文件夹下DebugExe目录下有一个.HEX后缀的文件，此为可执行文件，使用ST提供的下载工具，以ISP方式把程序下载到芯片中。复位系统，可以看到LED8每秒钟闪烁一次。打开串口调试助手，可以看到，PC机发送什么数据，串口也能接收到相同的数据。5.4 有实际应用意义的键盘实例5.4.1 实验要求有了这个节拍定时器实验后，回过头来看前面的按键和串口还有LED灯，下面来做一个把三者结合起来的实验。实验设计要求是，实现真正的按键功能，每按一次键，系统只识读一次，而不管按多长时间。前面讲叙的按键识别没有进行防抖处理，在这里，使用系统定时器，来实现键盘防抖功能。具体要求是：每按K1键一次，LED1灯翻转一次，同时通过串口1发送0X31这个数据；每按K2键一次，LED2灯翻转一次，同时通过串口发送0X32这个数据；每按K7键一次，LED7灯翻转一次，同时通过串口1发送0X37这个数据。5.4.2 软件结构在这个键盘扫描程序的逻辑有点复杂，可以利用串口，把中间变量传出来，查看程序的流程和变量的值，方便调试，找出错误所在。在这本书中，对于程序的调试，没有使用仿真器调试的方法，使用的是用LED灯指示程序的运行状态，用串口输出程序中的中间变量和过程变量。这种方法，跟实际的运行结果一样，只是在最终版本中，把串口输出和LED指示部分注销就行，不必做任何的更改，同时能很好的观察到中断的运行情况，也能把程序运行的事件状况如实的表现出来。由于stm32f10x系列的芯片的FLASH可以烧写上千次（现在的FLASH基本都能达到上千次的烧写），使得我们每次改动都能下载验证，而不必担心FLASH会很快烧坏。这样对于学习单片机的费用就大大减少，不需要昂贵的仿真器，只需要一个根串口线就可以了。回到这个实例上来，这个键盘处理逻辑比较复杂。当一个键按下后，首先要判断是否有键按下，还要判断这个键是否处理过，还要判读是否延时过，只有经过这些判读处理后才能真正实现我们所要的功能。图5-4-1是键盘扫描的流程图。 图5-4-1 按键流程图 5.3.3 实例代码以嘀嗒实例为基础，来进行添加。首先创建E:OpenM3V开发板测试程序SysTickkey_usart文件夹，把E:OpenM3V开发板测试程序SysTicksys_delay文件夹中的工程，复制到E:OpenM3V开发板测试程序SysTickkey_usart文件夹中，,编译下载验证，看程序复制是否正确，这一步很关键，在作任何更改前，必须验证前一步的正确和完整性。在gpio.c文件中，加入键盘扫描函数和按键执行函数，具体函数如下： void key1（void） LED1B(); uart_trxuart_rx=0x31； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key2（void） LED2B(); uart_trxuart_rx=0x32； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key3（void） LED3B(); uart_trxuart_rx=0x33； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key4（void） LED4B(); uart_trxuart_rx=0x34； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key5（void） LED5B(); uart_trxuart_rx=0x35； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key6（void） LED6B(); uart_trxuart_rx=0x36； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key7（void） LED7B(); uart_trxuart_rx=0x37； uart_rx+； uart_rx &= 0xf； void key_work(void) unsigned char key_data; key_data = GPIO_ReadInputData(GPIOE); /读取PE输入端口值 key_data &= 0x7f if(key_data 0x7F) /如果小于0X7F，说明有按键按下 /LED2ON(); /设置一个调试状态指示LED,有键按下亮。 if(!(key_bit & 0x02) /判断按键是否被处理，按键没有被处理，执行IF if(key_bit & 0x01) /如果已经延时了 key_bit &= 0x01; /清延时标志 key_bit |= 0x02; /置位按键已处理标志 / uart_trxuart_rx = key_bit; /把标志变量功过串口传出来 / uart_rx+; / uart_rx &= 0x3f; / uart_trxuart_rx = key_data; /把按键值通过串口传出来 / uart_rx+; / uart_rx &= 0x3f; switch(key_data) case 0x7E : key1(); break; /调用key1()函数 case 0x7D : key2(); break; /调用key2()函数 case 0x7B : key3(); break; /调用key3()函数 case 0x77 : key4(); break; /调用key4()函数 case 0x6F : key5(); break; /调用key5()函数 case 0x5F : key6(); break; /调用key6()函数 case 0x3F : key7(); break; /调用key7()函数 else /如果没有延时 key_bit |= 0x04; /置位要延时标志 else /如果没有键按下，执行else key_bit &= 0x07; /清所有的标志位 /LED2OFF(); /无键按下LED灭。 在系统定时器中断中，加入相应的防抖程序代码，具体如下：if(key_bit & 0x04)/如果允许延时标志被置位的话 if(key_bit & 0x80) /加入这个判断，只有当两次进入中断后才置位延时标志 key_bit |= 0x01; /置位延时标志，表明经过延时 key_bit &= 0x04; /清 允许延时标志位置位 标志位 else /如果第7位没有置位，说明是第一次进入中断 key_bit |= 0x80; /第一次进入时，把key_bit第7位置位。 在上面的程序中，加入了调试指示灯和中间变量输出部分。里面有个非常关键的标志变量key_bit，在这个标志变量中，包含着许多信息，充分利用对不同位的判断来解析这些信息，为程序服务。5.4.4 编译下载和调试通过ProjectRebuild All命令进行编译。编译通过后，在其工程文件夹下DebugExe目录下有一个.HEX后缀的文件，此为可执行文件，使用ST提供的下载工具，以ISP方式把程序下载到芯片中。复位系统，可以看到LED8每秒钟闪烁一次。打开串口调试助手，可以看到，PC机发送什么数据，串口也能接收到相同的数据。同时按K1键LED1灯跳变一次，同时串口有0X31数据输出（如果是ASC码方式，则输出为1），按其他键，则对应的LED等跳变，串口有相应的数据输出。 那么这个比较复杂的程序是不是一气写成的呢，答案是否定的。下面把我写这个程序的过程向大家介绍一下。把E:OpenM3V开发板测试程序SysTicksys_delay文件夹中的工程，复制到E:OpenM3V开发板测试程序SysTickkey_usart文件夹中，下载到实验板中，灯是否闪烁，串口是否有数据输出。 由于需要用串口传出数据，所以串口功能的完善是必须保证的。首先实现第一步目标是，有键按下时，LED1灯亮，松开时LED1灯灭，同时判断按键处理位，如果没有被处理，则让LED2跳转一次，并置位按键处理标志位。这样只要按键被处理标志位置位就不会来跳转LED2灯，达到一次按键只处理一次的结果。具体程序如下： key_data = GPIO_ReadInputData(GPIOE); /读取PE输入端口值 key_data &= 0x7f if(key_data 0x7F) /如果小于0X7F，说明有按键按下 LED1ON(); /LED1灯亮 if(!(key_bit & 0x02) /如果按键没有被处理 LED2B(); /跳转LED2灯 key_bit |= 0x02; /置按键处理标志 else LED1OFF(); /LED1灯灭 编译下载后，发现按下键后LED1灯亮，松手后就灭。但不论按多少次，LED2灯就翻转一次。程序哪里出问题了，很显然，程序没有执行if(!(key_bit & 0x02)语句下的内容，在这条语句前加上串口输出部分，把key_bit的值传出来看看，是什么内容。加上以下语句。uart_trxuart_rx = key_bit ; /把数据写入串口队列中uart_rx+;uart_rx &= 0x3f;编译下载，打开串口调试软件，设置成38400，8，N，1，16进制显示，清空接收区域。连接好串口线，打开实验板电源，按下任一键，可以看到串口出来一大串数据，LED1灯亮，LED2灯跳转一次，松开按键，LED1灯灭，串口也没有数据输出，在串口调试软件接收区，发现满篇都是0X02,我们找到数据头，发现第一个数据是0x00。扫描多少次键盘，就有多少个串口数据输出。我们把PC机上的串口调试软件的接收区域清零，然后再按一下任意键，当然LED1灯会亮，松手就灭，可LED2灯不跳转。我们来看看输出的数据，全为0X02，找到第一个，也是0X02。也就是说，在这次扫描过程中，按键程序把这次按下的键当作已经处理过。问题出在哪，出在当松按键时，我们没有及时的清零按键处理标志位。在else语句中加上以下这句就行了。 key_bit &= 0x02; /清零按键处理标志编译下载，上面的BUG没有了，程序能按照我们设想去运行了。在这里我们充分的利用了LED指示灯和中间变量的输出，来分析程序问题。当然用仿真器单步或断点也会很快找出问题，只是仿真器调试的速度不一定有这里所介绍方法快。首先我们使用LED2后，可以发现问题，同时可以判断程序错在哪，找出问题在哪，这就解决了一半的问题。接下来，加入按键的延时防抖部分，思路是，利用系统定时器溢出间隔中断来延时防抖，这样就提高了程序的运行效率，不会在按键程序中死等20MS。怎样才能很好的利用这个系统定时器来延时呢，如果只是简单在系统定时器中断中置位延时标志位的话，就没有任何意义。必须得有一个标志位，来允许置延时标志。第一次扫描到有按键按下时，延时标志肯定为空，那么我们在此置位一个标志位，来允许系统定时器中置位延时标志，这样就解决了这个问题。软件的逻辑结构是：如果没有延时，则置位允许延时标志置位标志（这句话有点拗口）。可以这样理解，首先是置位标志位，那么这个标志位是干什么的呢，如果它置位的话，在系统定时器溢出中断中，就可以置位延时标志位，有点向指向指针的指针的意识。如果已经延时，处理按键值。下面这段程序加入了对延时标志判断的处理if(!(key_bit & 0x02) /如果按键没有被处理 if(key_bit & 0x01) /如果已经延时了 key_bit &= 0x01; /清延时标志位 LED2B(); /跳转LED2灯 key_bit |= 0x02; /置按键处