Stm32 прерывание по таймеру. STM32: базовые таймеры. Настроим проект - добавим нужные файлы
В статье приведено описание таймеров 32-разрядных ARM-микроконтроллеров серии STM32 от компании STMicroelectronics. Рассмотрена архитектура и состав регистров базовых таймеров, а также приведены практические примеры программ.
Для любого микроконтроллера тай-мер является одним из важнейших узлов, который позволяет очень точно отсчитывать интервалы времени, счи-тать импульсы, поступающие на вхо-ды, генерировать внутренние преры-вания, формировать сигналы с широт-но-импульсной модуляцией (ШИМ) и поддерживать процессы прямого доступа к памяти (ПДП).
Микроконтроллер STM32 имеет в своём составе несколько типов тай-меров, отличающихся друг от друга по функциональному назначению. Первый тип таймеров является са-мым простым и представляет собой базовые таймеры (Basic Timers). К дан-ному типу принадлежат таймеры TIM6 и TIM7. Эти таймеры очень про-сто настраиваются и управляются при помощи минимума регистров. Они способны отсчитывать интерва-лы времени и генерировать прерыва-ния при достижении таймером задан-ного значения.
Второй тип представляет собой тай-меры общего назначения (General-Purpose Timers). К нему относятся тай-меры с TIM2 по TIM5 и таймеры с TIM12 по TIM17. Они могут генерировать ШИМ, считать импульсы, поступаю-щие на определённые выводы микро- контроллера, обрабатывать сигналы от энкодера и т.п.
Третий тип определяет таймеры с развитым управлением (Advanced-Control Timer). К этому типу относит-ся таймер TIM1, который способен выполнять все перечисленные выше операции. Кроме того, на основе дан-ного таймера можно построить устрой-ство, способное управлять трёхфазным электроприводом.
Устройство базового таймера
Рассмотрим устройство и работу базового таймера, структурная схема которого представлена на рисунке. Базовый таймер построен на осно-ве 16-битных регистров. Его основой является счётный регистр TIMx_CNT. (Здесь и далее символ «х» заменяет номер 6 или 7 для базовых таймеров TIM6 и TIM7 соответственно.) Предва-рительный делитель TIMx_PSC позво-ляет регулировать частоту тактовых импульсов для счётного регистра, а регистр автозагрузки TIMx_ARR даёт возможность задавать диапазон отсчё-та таймера. Контроллер запуска и синхронизации вместе с регистрами управления и состояния служат для организации режима работы тайме-ра и позволяют контролировать его функционирование.
Благодаря своей организации счёт-чик таймера может считать в прямом и в обратном направлении, а также до середины заданного диапазона в прямом, а затем в обратном направлении. На вход базового таймера может подаваться сигнал от нескольких источников, в том числе тактовый сигнал синхронизации от шины APB1, внешний сигнал или выходной сигнал других таймеров, подаваемый на выводы захвата и сравнения. Таймеры TIM6 и TIM7 тактируются от шины APB1. Если использовать кварцевый резонатор с частотой 8 МГц и заводские настройки тактирования по умолчанию, то тактовая частота с шины синхронизации APB1 составит 24 МГц.
Регистры базового таймера
В таблице приведена карта регистров для базовых таймеров TIM6 и TIM7. Базовые таймеры включают в свой состав следующие 8 регистров:
●● TIMx_CNT – Counter (счётный ре-гистр);
●● TIMx_PSC – Prescaler (предваритель-ный делитель);
●● TIMx_ARR – Auto Reload Register (регистр автоматической загрузки);
●● TIMx_CR1 – Control Register 1 (регистр управления 1);
●● TIMx_CR2 – Control Register 2 (ре-гистр управления 2);
●● TIMx_DIER – DMA Interrupt Enable Register (регистр разрешения ПДП и прерываний);
●● TIMx_SR – Status Register (статусный регистр);
●● TIMx_EGR – Event Generation Register (регистр генерации событий).
Регистры TIMx_CNT, TIMx_PSC и TIMx_ARR используют 16 информа-ционных разрядов и позволяют запи-сывать значения от 0 до 65535. Частота тактовых импульсов для счётного регистра TIMx_CNT, прошед-ших через делитель TIMx_PSC, рассчи-тывается по формуле: Fcnt = Fin/(PSC + 1), где Fcnt – частота импульсов счётно-го регистра таймера; Fin – тактовая частота; PSC – содержимое регистра TIMx_PSC таймера, определяющее коэффициент деления. Если записать в регистр TIMx_PSC значение 23999, то счётный регистр TIMx_CNT при тактовой частоте 24 МГц будет изменять своё значение 1000 раз в секунду. Регистр автоматической загрузки хранит значение для загрузки счёт-ного регистра TIMx_CNT. Обновление содержимого регистра TIMx_CNT про-изводится после его переполнения или обнуления, в зависимости от заданно-го для него направления счёта. Регистр управления TIMх_CR1 име-ет несколько управляющих разрядов. Разряд ARPE разрешает и запрещает буферирование записи в регистр авто-матической загрузки TIMx_ARR. Если этот бит равен нулю, то при записи нового значения в TIMx_ARR оно будет загружено в него сразу. Если бит ARPE равен единице, то загрузка в регистр произойдёт после события достиже-ния счётным регистром предельного значения. Разряд OPM включает режим «одно-го импульса». Если он установлен, после переполнения счётного регистра счёт останавливается и происходит сброс разряда CEN. Разряд UDIS разрешает и запрещает генерирование события от таймера. Если он обнулён, то событие будет гене-рироваться при наступлении условия генерирования события, то есть при переполнении таймера или при про-граммной установке в регистре TIMx_ EGR разряда UG. Разряд CEN включает и отключает таймер. Если обнулить этот разряд, то будет остановлен счёт, а при его уста-новке счёт будет продолжен. Входной делитель при этом начнёт счёт с нуля. Регистр управления TIMх_CR2 име-ет три управляющих разряда MMS2… MMS0, которые определяют режим мастера для таймера. В регистре TIMx_DIER использует-ся два разряда. Разряд UDE разреша-ет и запрещает выдавать запрос DMA (ПДП) при возникновении события. Разряд UIE разрешает и запрещает пре-рывание от таймера. В регистре TIMx_SR задействован только один разряд UIF в качестве фла-га прерывания. Он устанавливается аппаратно, при возникновении собы-тия от таймера. Сбрасывать его нужно программно. Регистр TIMx_EGR содержит разряд UG, который позволяет программно генерировать событие «переполне-ние счётного регистра». При установ-ке этого разряда, происходит генера-ция события и сброс счётного регистра и предварительного делителя. Обнуля-ется этот разряд аппаратно. Благода-ря этому разряду можно программно генерировать событие от таймера, и тем самым принудительно вызывать функ-цию обработчика прерывания таймера.
Рассмотрим назначение регистров управления и состояния таймера на конкретных примерах программ.
Примеры программ
Для запуска таймера необходи-мо выполнить несколько операций, таких как подача тактирования на тай-мер и инициализация его регистров. Рассмотрим эти операции на основе примеров программ для работы с тай мерами. Довольно часто в процессе програм-мирования возникает задача реализа-ции временных задержек. Для реше-ния данной задачи необходима функ-ция формирования задержки. Пример такой функции на основе базово-го таймера TIM7 для STM32 приведён в листинге 1.
Листинг 1
#define FAPB1 24000000 // Тактовая частота шины APB1 // Функция задержки в миллисекундах и микросекундах void delay(unsigned char t, unsigned int n){ // Загрузить регистр предварительного делителя PSC If(t = = 0) TIM7->PSC = FAPB1/1000000-1; // для отсчёта микросекунд If(t = = 1) TIM7->PSC = FAPB1/1000-1; // для отсчёта миллисекунд TIM7->ARR = n; // Загрузить число отсчётов в регистр автозагрузки ARR TIM7->EGR |= TIM_EGR_UG; // Сгенерировать событие обновления // для записи данных в регистры PSC и ARR TIM7->CR1 |= TIM_CR1_CEN|TIM_CR1_OPM; // Пуск таймера //путём записи бита разрешения счёта CEN //и бита режима одного прохода OPM в регистр управления CR1 while (TIM7->CR1&TIM_CR1_CEN != 0); // Ожидание окончания счёта }
Эта функция может формировать задержки в микросекундах или мил-лисекундах в зависимости от парамет ра «t». Длительность задержки задаётся параметром «n». В данной программе задействован режим одного прохода таймера TIM7, при котором счётный регистр CNT выполняет счёт до значения переполне-ния, записанного в регистре ARR. Когда эти значения сравняются, таймер оста-новится. Факт остановки таймера ожи-дается в цикле while, путём проверки бита CEN статусного регистра CR1. Включение тактирования таймеров производится однократно в главном модуле программы при их инициали-зации. Базовые таймеры подключены к шине APB1, поэтому подача такто-вых импульсов выглядит следующим образом:
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_ TIM6EN; // Включить тактирование на TIM6 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_ TIM7EN; // Включить тактирование на TIM7
Описанный выше программный спо-соб формирования задержки имеет существенный недостаток, связанный с тем, что процессор вынужден зани-маться опросом флага на протяжении всего времени задержки и поэтому не имеет возможности в это время выпол-нять другие задачи. Устранить такой недостаток можно с помощью использо-вания режима прерываний от таймера. Функции обработки прерывания для базовых таймеров обычно выгля-дят следующим образом:
Void TIM7_IRQHandler(){ TIM7->SR = ~TIM_SR_UIF; // Обнулить флаг //Выполнить операции } void TIM6_DAC_IRQHandler(){ //Если событие от TIM6 if(TIM6->SR & TIM_SR_UIF){ TIM6->SR =~ TIM_SR_UIF; // Обнулить флаг //Выполнить операции } }
Рассмотрим пример программы для организации задержки на базовом тай-мере TIM6, которая использует преры-вания от таймера. Для контроля выпол-нения программы задействуем один из выводов микроконтроллера для управ-ления светодиодными индикаторами, которые должны будут переключаться с периодичностью, определяемой про-граммной задержкой, организованной на таймере TIM6. Пример такой программы приведён в листинге 2.
Листинг 2
// Подключение библиотек
#include
В данной программе функция задержки вызывается один раз, после чего процессор может выполнять дру-гие операции, а таймер будет регуляр-но формировать прерывания с задан-ным интервалом задержки. Аналогичную программу можно напи-сать и для таймера TIM7. Отличие такой программы будет состоять в именах реги-стров и названии обработчика прерыва-ния. Обработчик прерывания таймера TIM6 имеет одну особенность, связанную с тем, что вектор обработки прерывания этого таймера объединён с прерывани-ем от цифро-аналогового преобразова-теля (ЦАП). Поэтому в функции обработ-чика прерывания выполняется проверка источника прерывания. Подробнее озна-комиться с таймерами микроконтролле-ра STM32 можно на сайте St.com . Для таймера существует множество других задач, описанных выше, кото-рые он может успешно решить. Поэто-му его применение в программе значи-тельно облегчает нагрузку на процес-сор и делает программу эффективнее.
Мы уже рассматривали таймер SysTick, который является частью ядра Cortex. Однако на этом всё не заканчивается. Таймеров в stm32 много, и они бывают разные. В зависимости от цели вам придется выбрать тот или иной таймер:
- SysTick;
- таймеры общего назначения (англ. general purpose timer) - TIM2, TIM3, TIM4, TIM15, TIM16, TIM17;
- продвинутый таймер (англ. advanced timer) - TIM1;
- сторожевой таймер (англ. watchdog timer).
Про последний стоит упомянуть лишь то, что он предназначен для контроля зависания системы и представляет собой таймер, который периодически необходимо сбрасывать. Если сброса таймера не произошло в течение некоторого интервала времени, сторожевой таймер перезагрузит систему (микроконтроллер).
Таймеры бывают разной битности: например, SysTick - 24-битный, а все таймеры, что имеются у нас в камне - 16-битные (т. е. могут считать до 2 16 = 65535), кроме WatchDog. Кроме того, каждый таймер имеет некоторое количество каналов, то есть, по сути, он может работать за двоих, троих и т. д. Эти таймеры умеют работать с инкрементными энкодерами, датчиками Холла, могут генерировать ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. Pulse Width Modulation - о которой мы поговорим позже) и многое другое. Кроме того, они могут генерирувать прерывания или совершать запрос к другим модулям (например, к DMA - Direct Memory Access) по разным событиям:
- переполнение (англ. overflow);
- захват сигнала (англ. input capture);
- сравнение (англ. output compere);
- событие-триггер (англ. event trigger).
Если с переполнением таймера (точнее, достижением «0») нам всё понятно - мы рассматривали SysTick - то с другими возможными режимами работы мы еще не знакомы. Давайте рассмотрим их подробнее.
Захват сигнала
Этот режим хорошо подходит, чтобы измерять период следования импульсов (или их количество, скажем, за секунду). Когда на выход МК приходит импульс, таймер генерирует прерывание, с которого мы можем снять текущее значение счетчика (из регистра TIM_CCRx , где x - номер канала) и сохранить во внешнюю переменную. Затем придет следующий импульс, и мы простой операцией вычитания получим «время» между двумя импульсами. Отлавливать можно как передний, так и задний фронт импульса, или даже сразу оба. Зачем это нужно? Предположим, у вас есть магнит, который вы приклеили к диску на колесе, а датчик Холла - к вилке велосипеда. Тогда, вращая колесо, вы будете получать импульс каждый раз, когда магнит на колесе будет в той же плоскости, что и датчик Холла. Зная расстояние которое пролетает магнит за оборот и время можно вычислить скорость движения.
Также существует режим захвата ШИМ, однако это скорее особый способ настройки таймера, нежели отдельный режим работы: один канал ловит передние фронты, а второй - задние фронты. Тогда первый канал детектирует период, а второй - заполнение.
Режим сравнения
В таком режиме выбранный канал таймера подключается к соответствующему выводу, и как только таймер достигнет определенного значения, состояние вывода изменится в зависимости от настройки режима (это может быть «1» или «0», или состояние на выходе просто инвертируется).
Режим генерации ШИМ
Как понятно из названия, таймер в таком режиме генерирует широтно-импульсную модуляцию. Подробнее о таком режиме, а также о том, где его можно / стоит применять, мы поговорим в следующем занятии после рассмотрения захвата сигнала.
При помощи продвинутого таймера можно формировать трехфазный ШИМ, который очень пригодится для управления трехфазным двигателем.
Режим Dead-time
Эта функция есть у некоторых таймеров; она нужна для создания задержек на выходах, которые требуются, например, для исключения сквозных токов при управлении силовыми ключами.
В курсе мы будем использовать только «захват сигнала» и «генерацию ШИМ».
В любом современном контроллере есть таймеры
. В этой статье речь пойдёт о простых (базовых) таймерах stm32f4 discovery
.
Это обычные таймеры. Они 16 битные с автоматической перезагрузкой. Кроме того имеется 16 битный программируемый делитель частоты
. Есть возможность генерирования прерывания по переполнению счётчика
и/или запросу DMA.
Приступим. Как и раньше я пользуюсь Eclipse + st-util в ubuntu linux
Первым делом подключаем заголовки:
#include
Ничего нового в этом нет. Если не ясно откуда они берутся либо читайте предыдущие статьи, либо открывайте файл и читайте.
Определим две константы. Одну для обозначения диодов, другую массив из техже диодов:
Const uint16_t LEDS = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; // все диоды const uint16_t LED = {GPIO_Pin_12, GPIO_Pin_13, GPIO_Pin_14, GPIO_Pin_15}; // массив с диодами
Скорее всего уже знакомая вам функция-инициализации периферии (то есть диодов) :
Void init_leds(){ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE); // разрешаем тактирование GPIO_InitTypeDef gpio; // структура GPIO_StructInit(&gpio); // заполняем стандартными значениями gpio.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // подтяжка резисторами gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // работаем как выход gpio.GPIO_Pin = LEDS; // все пины диодов GPIO_Init(GPIOD, &gpio);
Функция инициализатор таймера:
Void init_timer(){ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); // включаем тактирование таймера /* Другие параметры структуры TIM_TimeBaseInitTypeDef * не имеют смысла для базовых таймеров. */ TIM_TimeBaseInitTypeDef base_timer; TIM_TimeBaseStructInit(&base_timer); /* Делитель учитывается как TIM_Prescaler + 1, поэтому отнимаем 1 */ base_timer.TIM_Prescaler = 24000 - 1; // делитель 24000 base_timer.TIM_Period = 1000; //период 1000 импульсов TIM_TimeBaseInit(TIM6, &base_timer); /* Разрешаем прерывание по обновлению (в данном случае - * по переполнению) счётчика таймера TIM6. */ TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); // Включаем таймер /* Разрешаем обработку прерывания по переполнению счётчика * таймера TIM6. это же прерывание * отвечает и за опустошение ЦАП. */ NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn); }
Я прокомментировал код, так-что думаю всё ясно.
Ключевыми параметрами тут являются делитель (TIM_Prescaler) и период (TIM_Period) таймера. Это параметры, которые собственно и настраивают работу таймера.
К примеру, если у вас на STM32F4 DISCOVERY тактовая частота установлена в 48МГц, то на таймерах общего назначения частота 24МГц. Если установить делитель (TIM_Prescaler) в 24000 (частота счёта = 24МГц/24000 = 1КГц), а период (TIM_Period) в 1000, то таймер будет отсчитывать интервал в 1с.
Обратите внимание, что всё зависит от тактовой частоты. Её вы должны выяснить точно.
Так же отмечу, что на высоких частотах переключение светодиода по прерыванию существенно искажает значение частоты. При значении в 1МГц на выходе я получал примерно 250КГц, т.е. разница не приемлима. Такой результат видимо получается из-за затрат времени на выполнение прерывания.
Глобальная переменная - флаг горящего диода:
U16 flag = 0;
Обработчик прерывания, которое генерирует таймер. Т.к. этоже прерывание генерируется и при работе ЦАП, сначала проверяем, что сработало оно именно от таймера:
Void TIM6_DAC_IRQHandler(){ /* Так как этот обработчик вызывается и для ЦАП, нужно проверять, * произошло ли прерывание по переполнению счётчика таймера TIM6. */ if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) { flag++; if (flag>3) flag = 0; /* Очищаем бит обрабатываемого прерывания */ TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); GPIO_Write(GPIOD, LED); // зажигаем слудующий диод } }
Функция main:
Int main(){ init_leds(); init_timer(); do { } while(1); }
Цикл оставляем пустым. Счётчик выполняет свою работу асинхронно, а прерывание на то и прерывание, чтобы не зависеть от выполняемой в данный момент операции.
Таймеры — это такая периферия контроллера STM32 позволяющая нам очень точно отсчитывать интервалы времени. Это пожалуй одна из самых важных и наиболее используемых функций, однако есть и другие. Следует начать с того, что в контроллерах STM32 существуют таймеры разной степени крутости. Самые простые это Basic
timers
. Они хороши тем, что очень просто настраиваются и управляются при помощи минимума регистров. Все что они умеют это отсчитывать временные интервалы и генерировать когда таймер дотикает до заданного значения. Следующая группа (general-purpose timers
) гораздо круче первой, они умеют генерировать ШИМ, умеют считать испульсы поступающие на определённые ножки, можно подключать энкодер итд. И самый крутой таймер это advanced-control timer
, думаю что его я использовать не буду еще очень долго так как мне пока без надобности управлять трехфазным электродвигателем. Начать знакомство с таймерами следует с чего попроще, я решил взяться за Basic таймеры. Задача которую я себе поставил: Заставить таймер генерить прерывания каждую секунду.
Первым делом отмечу, что Basic таймеры (TIM6 и TIM7) прицеплены к шине APB1, поэтому в случае если частота тактовых импульсов на ней будет меняться, то и таймеры начнут тикать быстрее или медленнее. Если ничего не менять в настройках тактирования и оставить их по умолчанию, то частота APB1 составляет 24МГц при условии что подключен внешний кварц на частоту 8 МГц. Вообще система тактирования у STM32 очень замысловатая и я попробую про неё нормально написать отдельный пост. А пока просто воспользуемся теми настройками тактирования которые задаются кодом автоматически сгенерированым CooCox’ом. Начать стоит с самого главного регистра — TIMx_CNT (здесь и далее x — номер basic таймера 6 или 7). Это счётный 16-ти битный регистр, занимающийся непосредственно счётом времени. Каждый раз когда с шины APB1 приходит тактовый импульс, содержимое этого регистра увеличивается на едницу. Когда регистр переполняется, все начинается с нуля. При нашей дефолтной частоте шины APB1, таймер за одну секунду тикнет 24 млн раз! Это очень дофига, и поэтому у таймера есть предделитель, управлять которым мы можем при помощи регистра TIMx_PSC . Записав в него значение 24000-1 мы заставим счётный регистр TIMx_CNT увеличивать свое значение каждую милисекунду (Частоту APB1 делим на число в регистре предделителе и получаем сколько раз в секунду увеличивается счётчик). Единицу нужно вычесть потому, что если в регистре ноль то это означает, что включен делитель на единицу. Теперь, когда счётный регистр дотикает до 1000 мы можем точно заявить, что прошла ровно одна секунда! И че теперь опрашивать счётный регистр и ждать пока там появится 1000? Это не наш метод, ведь мы можем заюзать ! Но вот беда, прерывание у нас всего одно, и возникает оно когда счётчик обнулится. Для того чтоб счётчик обнулялся досрочно, а не когда дотикает до 0xFFFF, служит регистр TIMx_ARR . Записываем в него то число до которого должен досчитывать регистр TIMx_CNT перед тем как обнулиться. Если мы хотим чтоб прерывание возникало раз в секунду, то нам нужно записать туда 1000. По части непосредственно отсчёта времени это все, но таймер сам по себе тикать не начнет. Его нужно включить установив бит CEN в регистре TIMx_CR1 . Этот бит разрешает начать отсчёт, соответственно если его сбросить то отсчет остановится (ваш К.О.). В регистре есть и другие биты но они нам не особо интересны. Зато интересен нам еще один бит, но уже в регистре TIMx_DIER . Называется он UIE, установив его мы разрешаем таймеру генерить прерывания при сбросе счётного регистра. Вот собственно и всё, даже не сложней чем в каких-нибудь AVRках. Итак небольше резюме: Чтоб заюзать basic таймер нужно:
- Установить предделитель чтоб таймер не тикал быстро (TIMx_PSC )
- Задать предел до которого таймер должен дотикать перед своим сбросом (TIMx_ARR )
- Включить отсчет битом CEN в регистре TIMx_CR1
- Включить прерывание по переполнению битом UIE в регистре TIMx_DIER
Вот такая нехитрая последовательность. А теперь настало время достать и попробовать в миллионный раз мигнуть этим несчастными светодиодами, но уже с помощью таймера 🙂
#include "stm32f10x.h" #include "stm32f10x_gpio.h" #include "stm32f10x_rcc.h" int main() { GPIO_InitTypeDef PORT; //Включаем порт С и таймер 6 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6,ENABLE); // Настроим ноги со светодиодами на выход PORT.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_8); PORT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; PORT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOC, &PORT); TIM6->PSC = 24000 - 1; // Настраиваем делитель что таймер тикал 1000 раз в секунду TIM6->ARR = 1000 ; // Чтоб прерывание случалось раз в секунду TIM6->DIER |= TIM_DIER_UIE; //разрешаем прерывание от таймера TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // Начать отсчёт! NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn); //Разрешение TIM6_DAC_IRQn прерывания while(1) { //Программа ничего не делает в пустом цикле } } // Обработчик прерывания TIM6_DAC void TIM6_DAC_IRQHandler(void) { TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF; //Сбрасываем флаг UIF GPIOC->ODR^=(GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_8); //Инвертируем состояние светодиодов }
Стоит добавить небольшое примечание к обработчику прерывания. Дело в том, что он у нас используется сразу двумя блоками периферии: таймером 6 и DAC’ом. Это означает, что если вы будете писать программу которая разрешает прерывания от обоих этих периферийных устройств, то в теле обработчика необходимо проверять кто же из них вызвал прерывание. В нашем случае я не стал этого делать, так как ни каких прерываний от DAC возникнуть не может. Он не настроен, а по дефолту прерывания запрещены. В следующий раз рассмотрим general-purpose таймеры и их практическое применение.
Режим захвата - это особый режим работы таймера, суть которого в следующем, при изменении логического уровня на определённом выводе микроконтроллера, значение счётного регистра записывается в другой регистр, который именуют регистром захвата.
Для чего это надо?
С помощью этого режима можно измерить длительность импульса или период сигнала.
Режим захвата у STM32 обладает некоторыми особенностями:
- возможность выбрать какой фронт будет активным
- возможность изменить частоту входного сигнала с помощью предделителя (1,2,4,8)
- каждый канал захвата оснащён встроенным входным фильтром
- источником сигнала захвата может служить другой таймер
- для каждого канала предусмотрено по два флага, первый выставляется если произошёл захват, второй если произошёл захват при установленном первом флаге
Для настройки режима захвата предназначены регистры CCMR1 (для 1 и 2 канала) и CCMR2 (для 3 и 4), а также регистры CCER , DIER .
Давайте рассмотрим подробнее битовые поля регистра CCMR2
, отвечающие за настройку 4 канала таймера, именно его мы будем настраивать в примере. Ещё хотелось бы отметить, что в этом же регистре находятся битовые поля, которые используются при настройке таймера в режиме сравнения.
CC4S
- определяет направление работы четвёртого канала(вход или выход). При настройке канала как вход сопоставляет ему сигнал захвата
- 00 - канал работает как выход
- 01 - канал работает как вход, сигнал захвата - TI4
- 10 - канал работает как вход, сигнал захвата - TI3
- 11 - канал работает как вход, сигнал захвата - TRC
- 00 - делитель не используется, сигнал захвата IC1PS формируется по каждому событию
- 01 - сигнал захвата формируется по каждому второму событию
- 10 - сигнал захвата формируется по каждому четвёртому событию
- 11 - сигнал захвата формируется по каждому восьмому событию
Теперь давайте рассмотрим регистр CCER
.
CC4E
- включает/выключает режим захвата.
CC4P
- определяет фронт по которому будет производиться захват, 0 - передний, 1 - задний.
И регистр DIER
.
CC4DE
- разрешает формировать запрос к DMA.
CC4IE
- разрешает прерывание по захвату.
После того как произошёл захват формируется событие захвата, которое устанавливает соответствующий флаг. Это может привести к генерации прерывания и запросу DMA
, если они разрешены в регистре DIER
. Кроме того, событие захвата может быть сформировано программно, установкой битового поля в регистре генерации событий EGR
:
Битовые поля CC1G, CC2G, CC3G и CC4G
позволяют генерировать событие в соответствующем канале захвата/сравнения.
Кстати, CCR1, CCR2, CCR3 и CCR4 - регистры захвата, в которых сохраняется значение таймера по сигналу захвата.
Для того чтобы контролировать формирование сигнала захвата, в регистре SR
для каждого канала выделено по два флага.
CC4IF
- устанавливается когда формируется сигнал захвата, сбрасываются эти флаги программно или чтением соответствующего регистра захвата/сравнения.
CC4OF
- устанавливается если флаг CC4IF не был очищен, а пришёл очередной сигнал захвата. Этот флаг очищается программно записью нуля.
Теперь давайте применим полученные знания на практике, с генератора сигналов на вход TIM5_CH4 подадим синусоиду с частотой 50Гц и попробуем измерить её период. Для того чтобы ускорить процесс предлагаю использовать DMA. Какой вывод МК соответствует 4 каналу TIM5 можно найти в даташите на МК в разделе Pinouts and pin description
.
Для DMA
необходим адрес регистра CCR4
, вот как его найти. Открываем RM0008
и в таблице Register boundary addresses
находим начальный адрес TIM5.
смещение для регистра CCR4 можно найти в том же документе в разделе register map .
#include "stm32f10x.h" #define TIM5_CCR4_Address ((u32)0x40000C00+0x40) #define DMA_BUFF_SIZE 2 uint16_t buff;//Буфер uint16_t volatile T; void DMA2_Channel1_IRQHandler (void) { T = (buff > buff) ? (buff - buff) : (65535+ buff - buff); DMA2->IFCR |= DMA_IFCR_CGIF1; } void Init_DMA(void) { RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_DMA2EN; //Разрешаем тактирование первого DMA модуля DMA2_Channel1->CPAR = TIM5_CCR4_Address; //Указываем адрес периферии - регистр результата преобразования АЦП для регулярных каналов DMA2_Channel1->CMAR = (uint32_t)buff; //Задаем адрес памяти - базовый адрес массива в RAM DMA2_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR1_DIR; //Указываем направление передачи данных, из периферии в память DMA2_Channel1->CNDTR = DMA_BUFF_SIZE; //Количество пересылаемых значений DMA2_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR1_PINC; //Адрес периферии не инкрементируем после каждой пересылки DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_MINC; //Адрес памяти инкрементируем после каждой пересылки. DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_PSIZE_0; //Размерность данных периферии - 16 бит DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_MSIZE_0; //Размерность данных памяти - 16 бит DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_PL; //Приоритет - очень высокий DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_CIRC; //Разрешаем работу DMA в циклическом режиме DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_TCIE;//Разрешаем прерывание по окончанию передачи DMA2_Channel1->CCR |= DMA_CCR1_EN; //Разрешаем работу 1-го канала DMA } int main(void) { Init_DMA(); //включаем тактирование порта А, альтернативных функций и таймера RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_AFIOEN; RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM5EN; TIM5->PSC = 56000-1;//новая частота 1Khz TIM5->CCMR2 |= TIM_CCMR2_CC4S_0;//выбираем TI4 для TIM5_CH4 TIM5->CCMR2 &= ~(TIM_CCMR2_IC4F | TIM_CCMR2_IC4PSC);//не фильтруем и делитель не используем TIM5->CCER &= ~TIM_CCER_CC4P;//выбираем захват по переднему фронту TIM5->CCER |= TIM_CCER_CC4E;//включаем режим захвата для 4-го канала TIM5->DIER |= TIM_DIER_CC4DE;//разрешаем формировать запрос к DMA //TIM5->DIER |= TIM_DIER_CC4IE; //разрешаем прерывание по захвату TIM5->CR1 |= TIM_CR1_CEN; //включаем счётчик //NVIC->ISER |= NVIC_ISER_SETENA_18; //TIM5 Interrupt NVIC->ISER |= NVIC_ISER_SETENA_24; //DMA Interrupt while(1) { } }