嵌入式技术及应用（STM32CubeMX版）课件 任务7 制作简易秒表

任务7制作简易秒表任务要求STM32的TIM6作定时器使用，用来产生基准时间，PE0～PE7外接8只发光二极管LED1～LED8，发光二极管采用低电平有效控制。要求用TIM6和8只发光二极管制作一个简易秒表，用来显示开机时间。上电后系统从0秒开始计时，发光二极管二进制数的形式显示开机的秒数，其中，发光二极管点亮表示该位二进制数为1，例如当前秒数为5，则8只发光二极管的状态就为“灭灭灭灭灭亮灭亮”。知识储备

1．定时器的分类STM32共有8个定时器，依次为TIM1～TIM8。这8个定时器分基本定时器、通用定时器、高级定时器3类。类型定时器编号计数模式捕获/比较通道数挂载总线应用场景基本TIM6、TIM7向上0APB1定时、驱动DAC通用TIM2～TIM5向上向下向上/向下4APB1定时计数、PWM输出、输入捕获、输出比较高级TIM1、TIM8向上向下向上/向下4APB2定时计数、PWM输出、输入捕获、输出比较具有死区控制和紧急刹车功能，可用于PWM电机控制2．定时器的基本结构

在STM32中，8个定时器的最基本的功能是定时，它们的基本结构相同，如图所示。从图中可以看出，定时器的基本结构由计数器TIMx_CNT、预分频器、自动重装载寄存器TIMx_ARR和控制逻辑电路组成。定时器的基本结构2．定时器的基本结构

计数器TIMx_CNT是16位的寄存器，其主要功能是对输入脉冲进行计数，每输入一个脉冲计数值就加1或减1，STM32的计数器有3种计数模式，在不同模式下计数方式不同，并且计数值达到不同值时定时器会有不同的动作。定时器的基本结构2．定时器的基本结构

预分频器的功能是对输入脉冲进行分频，预分频器的分频系数取决于其内部的16位预分频寄存器TIMx_PSC的值。设输入预分频器的脉冲频率为fIN，输出频率为fOUT，预分频寄存器TIMx_PSC的值为PSC，则fIN与fOUT的关系为：fOUT=fIN/(PSC+1)定时器的基本结构2．定时器的基本结构

图中计数器输入脉冲的频率fCK_CNT与分频器输入脉冲的频率fCK_PSC的关系为：fCK_CNT=fCK_PSC/(PSC+1)自动重装载寄存器TIMx_ARR是16位的寄存器，其功能是保存计数器所能计数的最大值。定时器的基本结构3．计数模式

在STM32中，定时器有向上计数、向下计数、中央对齐3种计数模式。（1）向上计数模式向上计数模式的特点是，计数器从0开始计数，每输入1个脉冲，计数值就加1，当计数值达到自动重装载寄存器TIMx_ARR的值后，计数值回0，然后从0开始重新作加1计数，并产生一个计数溢出事件，每次溢出时可以产生更新事件。所有定时器都具备这种计数模式。3．计数模式

（2）向下计数模式向下计数模式的特点是，计数器从自动重装载寄存器TIMx_ARR的值开始计数，每输入一脉冲，计数值就减1，当计数值达到0后，计数值自动装入TIMx_ARR寄存器的值，然后从TIMx_ARR寄存器的值开始重新作减1计数，并产生一个计数向下溢出事件，每次计数溢出时可以产生更新事件。只通用型定时和高级定时器（TIM1～TIM5、TIM8）才有这种计数模式，基本型定时器（TIM6、TIM7）没有向下计数模式。3．计数模式

（3）中央对齐模式（向上/向下计数模式）中央对齐模式也叫向上/向下计数模式。其特点是，计数器从0开始作加1计数，当计数值达到自动加载的值(TIMx_ARR寄存器的值)−1，产生一个计数器溢出事件，然后向下作减1计数，计数值减1计数达到1时，再产生一个计数器下溢事件，然后再从0开始重新计数。计数器每次上溢和下溢时都可产生更新事件。只有通用型定时和高级定时器（TIM1～TIM5、TIM8）才有这种计数模式，基本型定时器（TIM6、TIM7）没有中央对齐计数模式。3．计数模式

（3）中央对齐模式（向上/向下计数模式）按照输出比较中断标志位置位的时刻来分，中央对齐方式又分为3种。第1种：中央对齐模式1（CenterAligned1），其特点是，计数器交替地向上和向下计数，输出比较中断标志位，只在计数器向下计数时置位。第2种：中央对齐模式2（CenterAligned2），其特点是，计数器交替地向上和向下计数，输出比较中断标志位，只在计数器向上计数时置位。第3种：中央对齐模式3（CenterAligned3），其特点是，计数器交替地向上和向下计数，输出比较中断标志位，在计数器向下和向上计数时均置位。4．定时时长的计算

设计数器输入脉冲的频率为f，TIMx_ARR寄存器的值为arr，计数器发生溢出时所定时的时长为t，此时计数器所计入的脉冲个数为arr+1，t=(arr+1)/f。若输入预分频器的脉冲(STM32CubeMX中称之为APBxTimerclocks)频率为fAPB，预分频寄存器TIMx_PSC的值为psc，则t=(psc+1)*(arr+1)/fAPB。5．HAL库中有关定时器的常用函数

（1）HAL_TIM_Base_Start_IT()函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef*htim);功能启动定时器并开启定时中断。参数htim：定时器的句柄。取值为htimx，x为定时器的编号，取值为1～8。返回值HAL状态，其值为枚举值，定义如下：typedefenum{HAL_OK=0x00U, //正常HAL_ERROR=0x01U, //出错HAL_BUSY=0x02U, //忙HAL_TIMEOUT=0x03U //超时}HAL_StatusTypeDef;函数的用法5．HAL库中有关定时器的常用函数

（1）HAL_TIM_Base_Start_IT()函数【举例】启动定时器TIM6并开启TIM6的定时中断的程序代码如下：HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);【说明】在HAL库中，HAL_TIM_Base_Start()函数和HAL_TIM_Base_Start_DMA()函数也可以启动定时器，但HAL_TIM_Base_Start()函数只启动定时器，不开启定时中断，只能以查询方式检查定时时间是否到。HAL_TIM_Base_Start_DMA()函数的功能是，启动定时器同时启动DMA控制器。这2个函数的用法与HAL_TIM_Base_Start_IT()函数相似，它们的定义位于stm32f1xx_hal_tim.c文件中。5．HAL库中有关定时器的常用函数

（2）HAL_TIM_Base_Stop_IT()函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_TIM_Base_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef*htim);功能停止定时中断。参数htim：定时器的句柄。取值为htimx，x为定时器的编号，取值为1～8。返回值HAL状态，其值为枚举值。函数的用法【说明】在HAL库中还2个停止定时器的函数，它们分别是，HAL_TIM_Base_Stop()函数、HAL_TIM_Base_Stop_DMA()函数，它们的功能分别是查询方式停止定时器、DMA方式停止定时器，其用法与HAL_TIM_Base_Stop_IT()函数相似，它们的定义位于stm32f1xx_hal_tim.c文件中。5．HAL库中有关定时器的常用函数

（3）HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()函数原型__weakvoidHAL_TIM_PeriodElapsedHalfCpltCallback(TIM_HandleTypeDef*htim);功能定时器溢出中断的回调函数。若使能了定时器的溢出中断，则当定时器发生溢出后就会执行此函数。参数htim：定时器的句柄。取值为htimx，x为定时器的编号，取值为1～8。返回值无。函数的用法5．HAL库中有关定时器的常用函数

在HAL中，该函数为弱函数，内部无操作，需用户重新定义。重定义的内容为定时时间到后STM32所要处理的工作，函数的框架结构如下：voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim){ if(htim==&htimx) { /*定时时间到后CPU所要做的事情*/ }}（3）HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()函数5．HAL库中有关定时器的常用函数

【举例】TIM6的定时时间到后需将PE7的状态取反，则用户重新定义的定时器回调函数如下：voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim){ if(htim==&htim6) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE,GPIO_PIN_7); }}实现方法与步骤任务7的硬件电路：

1．搭建电路2．生成定时器的初始化代码用TIM6产生1s的定时，生成定时器初始化代码的步骤如下：（1）启动STM32CubeMX，然后新建CubeMX工程、配置SYS、RCC，其中，Debug模式选择SerialWire，HSE选择外部晶振。（2）配置GPIO口。按照前面任务中介绍的方法将PE0～PE7配置成输出口，输出电平为高电平、模式为推挽输出、无上拉也无下拉、高速输出、无用户标签。

2．生成定时器的初始化代码（3）配置时钟。按照任务2中介绍的方法配置时钟，配置结果与任务2相同结果，如图所示。

时钟配置2．生成定时器的初始化代码（4）配置定时器TIM6第1步：计算预分频系数和计数值TIM6的时钟来源于APB1，由上图可知，APB1上的定时器的时钟频率为72MHz，所以，fclk＝72MHz。设预分频系数为psc，计数值为arr，则定时时长t为：t=(psc+1)*(arr+1)/fclk本任务中，t=1s，fclk=72MHz，可取psc=9999，arr=7199。这2个参数需在后面的步骤中设置。2．生成定时器的初始化代码（4）配置定时器TIM6第2步：激活定时器TIM6单击“Pinout&Configuration”标签，然后在窗口左边的列表框中点击“Timers”－>“TIM6”列表项，然后在中间窗口的Mode窗口中勾选“Activated”多选钮，如图所示。激活定时器TIM62．生成定时器的初始化代码（4）配置定时器TIM6第3步：设置TIM6的定时参数在中间窗口中点击“ParameterSettings”标签，再将Prescaler（预分频系数）的值设为9999，将CounterMode（计数模式）设置为UP（向上计数），将CounterPeriod（计数值）设为7199，将auto-reloadpreload（自动重装计数值）设为Enable，如图所示。激活定时器TIM62．生成定时器的初始化代码（4）配置定时器TIM6第4步：开启定时中断。在左边的窗口中点击“NVIC”列表项，再在中间窗口的“NVIC”选项卡中选择“TIM6globalinterrupt”列表项，然后勾选Enabled复选框，并将主优先级和子优先级均设为0，如图所示。使能TIM6中断并设置中断优先级2．生成定时器的初始化代码（5）配置工程按照任务2中介绍的方法配置STM32CubeMX工程，其中工程名为Task7，其他配置项与任务2中的配置相同。（6）保存工程，然后生成Keil工程代码。3．编写简易秒表程序在main.c文件中编写简易秒表程序。其编程思路是，用TIM6定时1s，用变量sec记录秒值，TIM6的1s定时时间到后就在其中断回调函数中将sec的值加1，然后在main()函数中不停地显示sec的值。由于变量sec在main()函数和定时中断回调函数中都要使用，sec变量应定义成全局变量。简易秒表的程序结构详见链接。

3．编写简易秒表程序

【说明】

程序中，第9行的htim6是用CubeMX生成Keil工程时系统自动定义的全局变量，如图所示。在main()函数的初始化部分，系统会调用MX_TIM6_Init()函数，将htim6设置成定时器TIM6。全局变量htim63．编写简易秒表程序

按照程序编写的规范要求将上述代码添加至main.c文件的对应位置处，就得到简易秒表程序。其实现步骤如下：第1步：打开main.c文件，并在用户变量区定义全局变量sec，即添加第2行代码，如图所示。定义全局变量3．编写简易秒表程序

第2步：在代码4区定义定时器回调函数和数据显示函数display()，即添加第16～36行代码，如图所示。定义用户函数3．编写简易秒表程序

第3步：在函数说明区中添加display()函数的原型说明代码，其方法是，将第32行代码复制到函数说明区中，并在代码尾加上分号“;”，即添加第4行代码，如图所示。函数原型说明3．编写简易秒表程序

第4步：在用户代码2区启动定时器TIM6并开启定时中断，即添加第9行代码。第5步：在while(1)区中添加显示秒值的程序代码，即添加第12行代码。启动定时器并开启定时中断显示秒值3．编写简易秒表程序

第6步：保存main.c文件。第7步：编译、调试程序直至程序正确无误，然后将程序下载至开发板中运行，我们可以看到8只发光二极管以二进制数的形式显示数据，其所显示的数据每隔1秒钟就自动加1，自动地显示开机时间。程序分析STM32F103xe的中断向量表的定义位于startup_stm32f103xe.s文件中，其中，TIM6的中断向量定义如图所示。定时中断的分析TIM6的中断向量定义定时中断的分析TIM6发生溢出中断后就会执行TIM6_IRQHandler()，用GoToDefinitionof命令可以查看到该函数的定义如图所示。TIM6_IRQHandler()函数的定义定时中断的分析

TIM6_IRQHandler()函数内只调用了HAL_TIM_IRQHandler()函数，再用GoToDefinitionof命令查看该函数的定义，其定义如图所示。HAL_TIM_IRQHandler()函数的定义定时中断的分析定时器发生溢出后