【GD32 MCU 入門教程】GD32 MCU 常見外設(shè)介紹 (5) TIMER 模塊介紹

5.1.TIMER 基礎(chǔ)知識

TIMER分高級定時(shí)器，通用定時(shí)器L0，L1，L2和基本定時(shí)器。

5.2.硬件連接說明

TIMER 屬于片內(nèi)外設(shè)，對于外部硬件設(shè)計(jì)，只需要單獨(dú)IO口外接信號線即可。

5.3.GD32 TIMER 外設(shè)原理簡介（以 GD32F30X 的高級定時(shí)器為例）

GD32 TIMER 主要特性

? 總通道數(shù)： 4；

? 計(jì)數(shù)器寬度： 16位；

? 定時(shí)器時(shí)鐘源可選：內(nèi)部時(shí)鐘，內(nèi)部觸發(fā)，外部輸入，外部觸發(fā)；

? 多種計(jì)數(shù)模式：向上計(jì)數(shù)，向下計(jì)數(shù)和中央計(jì)數(shù)；

? 正交編碼器接口：用來追蹤運(yùn)動(dòng)和分辨旋轉(zhuǎn)方向和位置；

? 霍爾傳感器接口：用來做三相電機(jī)控制；

? 可編程的預(yù)分頻器： 16位。運(yùn)行時(shí)可以被改變；

? 每個(gè)通道可配置：輸入捕獲模式，輸出比較模式，可編程的PWM模式，單脈沖模式；

? 可編程的死區(qū)時(shí)間；

? 自動(dòng)重裝載功能；

? 可編程的計(jì)數(shù)器重復(fù)功能；

? 中止輸入功能；

? 中斷輸出和DMA請求：更新事件，觸發(fā)事件，比較/捕獲事件和中止事件；

? 多個(gè)定時(shí)器的菊鏈?zhǔn)沟靡粋€(gè)定時(shí)器可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)定時(shí)器；

? 定時(shí)器的同步允許被選擇的定時(shí)器在同一個(gè)時(shí)鐘周期開始計(jì)數(shù)；

? 定時(shí)器主/從模式控制器。

TIMER 結(jié)構(gòu)框圖介紹

5.4.軟件配置說明

定時(shí)中斷 TIMER4

通用定時(shí)器L0（TIMER1/2/3/4） 是4通道定時(shí)器，支持輸入捕獲，輸出比較，產(chǎn)生PWM信號控制電機(jī)和電源管理。通用定時(shí)器L0計(jì)數(shù)器是16位無符號計(jì)數(shù)器。通用定時(shí)器L0是可編程的，可以被用來計(jì)數(shù)，其外部事件可以驅(qū)動(dòng)其他定時(shí)器。

這一章，將使用定時(shí)器產(chǎn)生中斷，然后在中斷服務(wù)函數(shù)里面翻轉(zhuǎn) LED上的電平，來指示定時(shí)器中斷的產(chǎn)生。接下來我們以通用定時(shí)器 TIMER4 為實(shí)例，來說明要經(jīng)過哪些步驟，才能達(dá)到這個(gè)要 求，并產(chǎn)生中斷。定時(shí)器配置步驟如下：

1)TIMER4 時(shí)鐘使能

rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER4);

2) 初始化定時(shí)器參數(shù),設(shè)置自動(dòng)重裝值，分頻系數(shù)，計(jì)數(shù)方式等

在庫函數(shù)中，定時(shí)器的初始化參數(shù)是通過初始化函數(shù)timer_parameter_struct 實(shí)現(xiàn)的：

void timer_init(uint32_t timer_periph, timer_parameter_struct* initpara);

第一個(gè)參數(shù)是確定是哪個(gè)定時(shí)器，這個(gè)比較容易理解。第二個(gè)參數(shù)是定時(shí)器初始化參數(shù)結(jié)構(gòu)體指針，結(jié)構(gòu)體類型為timer_parameter_struct ，下面我們看看這個(gè)結(jié)構(gòu)體的定義：

/* TIMER init parameter struct definitions */ typedef struct { uint16_t prescaler; /*!

針對 TIMR4 初始化范例代碼格式

timer_initpara.prescaler = 5999; //30M/6000 =500Hz timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; timer_initpara.period = 4000-1; //800ms timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; timer_init(TIMER4, &timer_initpara);

對于定時(shí)器定時(shí)周期的計(jì)算，設(shè) TIMER4 的經(jīng)過總線分頻后得到的時(shí)鐘為 30MHz，通過預(yù)分頻 5999，得到 TIMER4 每個(gè)計(jì) 數(shù)的時(shí)鐘為 1/（30MHz / (5999+1)） =0.2ms，4000 得到的周期為 0.2ms *4000 =800ms

3）設(shè)置 TIMER 允許更新中斷

因?yàn)槲覀円褂?TIMER4 的更新中斷，寄存器的相應(yīng)位便可使能更新中斷。在庫函數(shù)里面定時(shí)器中斷使能是通過timer_interrupt_enable函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的：

void timer_interrupt_enable(uint32_t timer_periph, uint32_t interrupt);

第一個(gè)參數(shù)是選擇定時(shí)器號，這個(gè)容易理解。

第二個(gè)參數(shù)非常關(guān)鍵，是用來指明我們使能的定時(shí)器中斷的類型。

4） TIMER4 中斷優(yōu)先級設(shè)置

在定時(shí)器中斷使能之后，因?yàn)橐a(chǎn)生中斷，必不可少的要設(shè)置 NVIC 相關(guān)寄存器，設(shè)置中斷優(yōu)先級。通過nvic_irq_enable 函數(shù)實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級的設(shè)置。

針對 TIMR4 初始化范例代碼格式

nvic_irq_enable(TIMER4_IRQn, 1, 1);

5）允許 TIMER工作，也就是使能 TIMER

光配置好定時(shí)器還不行，沒有開啟定時(shí)器，照樣不能用。我們在配置完后要開啟定時(shí)器，在固件庫里面使能定時(shí)器的函數(shù)是通過timer_enable函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的

void timer_enable(uint32_t timer_periph)

這個(gè)函數(shù)非常簡單，比如我們要使能TIMER4，方法為：

timer_enable(TIMER4);

6）編寫中斷服務(wù)函數(shù)

在最后，還是要編寫定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)，通過該函數(shù)來處理定時(shí)器產(chǎn)生的相關(guān)中斷。中斷產(chǎn)生后，通過狀態(tài)寄存器的值來判斷此次產(chǎn)生的中斷屬于什么類型。然后執(zhí)行相關(guān)的操作，我們這里使用的是更新（溢出）中斷，在處理完中斷之后應(yīng)來清除該中斷標(biāo)志。

在固件庫函數(shù)里面，用來讀取中斷狀態(tài)寄存器的值判斷中斷類型的函數(shù)是：

FlagStatus timer_interrupt_flag_get(uint32_t timer_periph, uint32_t interrupt)

該函數(shù)的作用是，判斷定時(shí)器 TIMER 的中斷類型，并判斷是否發(fā)生中斷。

針對 TIMR4 中斷服務(wù)函數(shù)范例代碼：

void TIMER4_IRQHandler(void) { if(SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER4, TIMER_INT_UP)){ /* clear channel 0 interrupt bit */ timer_interrupt_flag_clear(TIMER4, TIMER_INT_UP); gd_eval_led_toggle(LED2); } }

PWM 輸出 TIMER0

高級定時(shí)器（TIMER0和TIMER7）是四通道定時(shí)器，支持輸入捕獲和輸出比較?？梢援a(chǎn)生PWM信號控制電機(jī)和電源管理。高級定時(shí)器含有一個(gè)16位無符號計(jì)數(shù)器。高級定時(shí)器是可編程的，可以用來計(jì)數(shù)，其外部事件可以驅(qū)動(dòng)其他定時(shí)器。高級定時(shí)器包含了一個(gè)死區(qū)時(shí)間插入模塊，非常適合電機(jī)控制。

本章，我們使用的是 TIMER0的通道0 輸出 PWM（脈沖寬度調(diào)制）。

下面我們介紹通過庫函數(shù)來配置該功能的步驟:

（1）開啟 TIMER0 和 GPIO 時(shí)鐘，配置 PA8復(fù)用功能輸出。

rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER0); rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8);

這里還需要說明一下， 對于定時(shí)器通道的引腳關(guān)系，引腳的IO口

這里補(bǔ)充說明下關(guān)于TIMER的相關(guān)GPIO口的命名

TIMERx_CHx : 定時(shí)器通道x

TIMERx_CHx_ON :定時(shí)器反向通道

TIMERx_BRKIN :剎車引腳

TIMERx_ETI:外部時(shí)鐘輸入

（2）初始化 TIMER0 ,設(shè)置 TIMER0 的預(yù)分頻和周期等參數(shù), ，在上一節(jié)定時(shí)器中斷章節(jié)我們已經(jīng)有講解，這里就不詳細(xì)講解，調(diào)用的格式為

timer_initpara.prescaler = 5999; timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; timer_initpara.period = 4000; timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; timer_initpara.repetitioncounter = 0; timer_init(TIMER0, &timer_initpara);

3）設(shè)置 TIMER0_CH0 的 PWM 模式， 使能 TIMER0 的 CH0 輸出。 在庫函數(shù)中， PWM 通道設(shè)置是通過函數(shù)timer_channel_output_config來設(shè)置的

void timer_channel_output_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, timer_oc_parameter_struct* ocpara)

我們直接來看看結(jié)構(gòu)體timer_oc_parameter_struct的定義：

typedef struct { uint16_t outputstate; /*!< channel output state */ uint16_t outputnstate; /*!< channel complementary output state */ uint16_t ocpolarity; /*!< channel output polarity */ uint16_t ocnpolarity; /*!< channel complementary output polarity */ uint16_t ocidlestate; /*!< idle state of channel output */ uint16_t ocnidlestate; /*!< idle state of channel complementary output */ }timer_oc_parameter_struct;

針對 TIMR0 CH0 初始化范例代碼格式

/* CH0, CH1 and CH2 configuration in PWM mode */ timer_ocinitpara.outputstate = TIMER_CCX_ENABLE; timer_ocinitpara.outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE; timer_ocinitpara.ocpolarity = TIMER_OC_POLARITY_HIGH; timer_ocinitpara.ocnpolarity = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH; timer_ocinitpara.ocidlestate = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW; timer_ocinitpara.ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW; timer_channel_output_config(TIMER0, TIMER_CH_0, &timer_ocinitpara);

4）設(shè)置PWM輸出以及脈沖寬度占空比

timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0, TIMER_CH_0, 2000); timer_channel_output_mode_config(TIMER0, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM0); timer_channel_output_shadow_config(TIMER0, TIMER_CH_0, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE); timer_primary_output_config(TIMER0,ENABLE);

5）使能 TIMER0

在完成以上設(shè)置了之后，我們需要使能 TIMER0。使能 TIMER0 的方法前面已經(jīng)講解過：

timer_enable(TIMER0);

通過以上 5 個(gè)步驟，我們就可以控制 TIMER0的 CH0 輸出 PWM 波了。這里特別提醒一下大家，高級定時(shí)器雖然和通用定時(shí)器類似，但是高級定時(shí)器要想輸出 PWM,必須多額外加一條函數(shù)

void timer_primary_output_config(uint32_t timer_periph, ControlStatus newvalue);

輸入捕獲 TIMER2

通用定時(shí)器L0（TIMER1/2/3/4） 是4通道定時(shí)器，支持輸入捕獲，輸出比較，產(chǎn)生PWM信號控制電機(jī)和電源管理。通用定時(shí)器L0計(jì)數(shù)器是16位無符號計(jì)數(shù)器。通用定時(shí)器L0是可編程的，可以被用來計(jì)數(shù)，其外部事件可以驅(qū)動(dòng)其他定時(shí)器。

本章要實(shí)現(xiàn)通過輸入捕獲，來獲取TIMER2_CH0(PA6)上面的下降沿，下面我們介紹庫函數(shù)配置上述功能輸入捕獲的步驟：

1）開啟 TIMER2 時(shí)鐘，配置 PA6為復(fù)用功能，并開啟上拉電阻。

rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER2); rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6); //INCUPTURE -TIMER2

跟上一講 PWM 輸出類似，這里我們使用的是定時(shí)器2的通道 0，所以我們從對應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊可以查看到對應(yīng)的 IO 口為 PA6:

2） 初始化定時(shí)器參數(shù),設(shè)置自動(dòng)重裝值， 分頻系數(shù)，計(jì)數(shù)方式等

/* TIMER2 configuration */ timer_initpara.prescaler = 5999; timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; timer_initpara.period = 4000; timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; timer_init(TIMER2, &timer_initpara);

3）設(shè)置 TIMER2 的輸入捕獲參數(shù)，開啟輸入捕獲

庫函數(shù)是通過 timer_input_capture_config 函數(shù)來初始化輸入比較參數(shù)的： timer_input_capture_config(TIMER2,TIMER_CH_0,&timer_icinitpara);

同樣，我們來看看參數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)體 TIM_ICInitTypeDef 的定義：

typedef struct { uint16_t icpolarity; /*!< channel input polarity */ uint16_t icselection; /*!< channel input mode selection */ uint16_t icprescaler; /*!< channel input capture prescaler */ uint16_t icfilter; /*!< channel input capture filter control */ }timer_ic_parameter_struct;

我們的配置代碼是：

/* initialize TIMER channel input parameter struct */ timer_channel_input_struct_para_init(&timer_icinitpara); /* TIMER2 CH0 input capture configuration */ timer_icinitpara.icpolarity = TIMER_IC_POLARITY_RISING; timer_icinitpara.icselection = TIMER_IC_SELECTION_DIRECTTI; timer_icinitpara.icprescaler = TIMER_IC_PSC_DIV1; timer_icinitpara.icfilter = 0x0; timer_input_capture_config(TIMER2,TIMER_CH_0,&timer_icinitpara);

4） 使能捕獲中斷和NVIC

timer_interrupt_enable(TIMER2,TIMER_INT_CH0); nvic_irq_enable(TIMER2_IRQn, 1, 1);

5） 編寫中斷服務(wù)函數(shù)

void TIMER2_IRQHandler(void){……}

6） 使能定時(shí)器

timer_enable(TIMER2);

通過以上 6 步設(shè)置，定時(shí)器 2 的通道 0 就可以開始輸入捕獲了

外部時(shí)鐘輸入 TIMER1

通用定時(shí)器L0（TIMER1/2/3/4） 是4通道定時(shí)器，支持輸入捕獲，輸出比較，產(chǎn)生PWM信號控制電機(jī)和電源管理。通用定時(shí)器L0計(jì)數(shù)器是16位無符號計(jì)數(shù)器。通用定時(shí)器L0是可編程的，可以被用來計(jì)數(shù)，其外部事件可以驅(qū)動(dòng)其他定時(shí)器。

本章要實(shí)現(xiàn)使用TIMER1 PA0 作為時(shí)鐘輸入引腳，配置流程：

（1）使能GPIO，TIMER 時(shí)鐘和GPIO口復(fù)用配置

rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); rcu_periph_clock_enable(RCU_AF); rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1); gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IN_FLOATING,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_0);

（2）通過查看數(shù)據(jù)手冊，可以看到TIMER1_CH0_ETI，根據(jù)前面所講，是可以支持外部時(shí)鐘輸入的。

TIMER的結(jié)構(gòu)體，初始化定時(shí)器參數(shù),設(shè)置自動(dòng)重裝值， 分頻系數(shù)，計(jì)數(shù)方式等

//ETI timer_initpara.prescaler = 1; // 2 分頻 timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE; timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; timer_initpara.period = 65535; timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; timer_initpara.repetitioncounter = 0; timer_init(TIMER1,&timer_initpara); timer_enable(TIMER1);

（3）配置TIMER的時(shí)鐘來源和時(shí)鐘源處理的配置

timer_input_trigger_source_select(TIMER1,TIMER_SMCFG_TRGSEL_ETIFP); timer_external_clock_mode1_config(TIMER1, TIMER_EXT_TRI_PSC_OFF, TIMER_ETP_RISING, 0);

（4）使能TIMER

timer_enable(TIMER1);

5.5.TIMER 使用注意事項(xiàng)

TIMER 高級定時(shí)器 做定時(shí)用的時(shí)候（使用到UPDAT中斷），在產(chǎn)生中斷之后，高級定時(shí)器的其他所有的狀態(tài)標(biāo)志位會(huì)被置位，但是不會(huì)置位中斷標(biāo)志位.

本教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原創(chuàng)發(fā)布，了解更多GD32 MCU教程，關(guān)注聚沃科技官網(wǎng)