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5.1.TIMER 基礎知識

TIMER分高級定時器，通用定時器L0，L1，L2和基本定時器。

5.2.硬件連接說明

TIMER 屬于片內外設，對于外部硬件設計，只需要單獨IO口外接信號線即可。

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

GD32 TIMER 主要特性

? 總通道數： 4；

? 計數器寬度： 16位；

? 定時器時鐘源可選：內部時鐘，內部觸發，外部輸入，外部觸發；

? 多種計數模式：向上計數，向下計數和中央計數；

? 正交編碼器接口：用來追蹤運動和分辨旋轉方向和位置；

? 霍爾傳感器接口：用來做三相電機控制；

? 可編程的預分頻器： 16位。運行時可以被改變；

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

? 可編程的死區時間；

? 自動重裝載功能；

? 可編程的計數器重復功能；

? 中止輸入功能；

? 中斷輸出和DMA請求：更新事件，觸發事件，比較/捕獲事件和中止事件；

? 多個定時器的菊鏈使得一個定時器可以同時啟動多個定時器；

? 定時器的同步允許被選擇的定時器在同一個時鐘周期開始計數；

? 定時器主/從模式控制器。

TIMER 結構框圖介紹

5.4.軟件配置說明

定時中斷 TIMER4

通用定時器L0（TIMER1/2/3/4）是4通道定時器，支持輸入捕獲，輸出比較，產生PWM信號控制電機和電源管理。通用定時器L0計數器是16位無符號計數器。通用定時器L0是可編程的，可以被用來計數，其外部事件可以驅動其他定時器。

這一章，將使用定時器產生中斷，然后在中斷服務函數里面翻轉 LED上的電平，來指示定時器中斷的產生。接下來我們以通用定時器 TIMER4 為實例，來說明要經過哪些步驟，才能達到這個要求，并產生中斷。定時器配置步驟如下：

1)TIMER4 時鐘使能

rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER4);

2) 初始化定時器參數,設置自動重裝值，分頻系數，計數方式等

在庫函數中，定時器的初始化參數是通過初始化函數timer_parameter_struct 實現的：

void timer_init(uint32_t timer_periph, timer_parameter_struct* initpara);

第一個參數是確定是哪個定時器，這個比較容易理解。第二個參數是定時器初始化參數結構體指針，結構體類型為timer_parameter_struct ，下面我們看看這個結構體的定義：

/* 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);

對于定時器定時周期的計算，設 TIMER4 的經過總線分頻后得到的時鐘為 30MHz，通過預分頻 5999，得到 TIMER4 每個計數的時鐘為 1/（30MHz / (5999+1)） =0.2ms，4000 得到的周期為 0.2ms *4000 =800ms

3）設置 TIMER 允許更新中斷

因為我們要使用 TIMER4 的更新中斷，寄存器的相應位便可使能更新中斷。在庫函數里面定時器中斷使能是通過timer_interrupt_enable函數來實現的：

void timer_interrupt_enable(uint32_t timer_periph, uint32_t interrupt);

第一個參數是選擇定時器號，這個容易理解。

第二個參數非常關鍵，是用來指明我們使能的定時器中斷的類型。

4） TIMER4 中斷優先級設置

在定時器中斷使能之后，因為要產生中斷，必不可少的要設置 NVIC 相關寄存器，設置中斷優先級。通過nvic_irq_enable 函數實現中斷優先級的設置。

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

光配置好定時器還不行，沒有開啟定時器，照樣不能用。我們在配置完后要開啟定時器，在固件庫里面使能定時器的函數是通過timer_enable函數來實現的

void timer_enable(uint32_t timer_periph)

這個函數非常簡單，比如我們要使能TIMER4，方法為：

timer_enable(TIMER4);

6）編寫中斷服務函數

在最后，還是要編寫定時器中斷服務函數，通過該函數來處理定時器產生的相關中斷。中斷產生后，通過狀態寄存器的值來判斷此次產生的中斷屬于什么類型。然后執行相關的操作，我們這里使用的是更新（溢出）中斷，在處理完中斷之后應來清除該中斷標志。

在固件庫函數里面，用來讀取中斷狀態寄存器的值判斷中斷類型的函數是：

FlagStatus timer_interrupt_flag_get(uint32_t timer_periph, uint32_t interrupt)

該函數的作用是，判斷定時器 TIMER 的中斷類型，并判斷是否發生中斷。

針對 TIMR4 中斷服務函數范例代碼：

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

高級定時器（TIMER0和TIMER7）是四通道定時器，支持輸入捕獲和輸出比較。可以產生PWM信號控制電機和電源管理。高級定時器含有一個16位無符號計數器。高級定時器是可編程的，可以用來計數，其外部事件可以驅動其他定時器。高級定時器包含了一個死區時間插入模塊，非常適合電機控制。

本章，我們使用的是 TIMER0的通道0 輸出 PWM（脈沖寬度調制）。

下面我們介紹通過庫函數來配置該功能的步驟:

（1）開啟 TIMER0 和 GPIO 時鐘，配置 PA8復用功能輸出。

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，對于定時器通道的引腳關系，引腳的IO口

這里補充說明下關于TIMER的相關GPIO口的命名

TIMERx_CHx : 定時器通道x

TIMERx_CHx_ON :定時器反向通道

TIMERx_BRKIN :剎車引腳

TIMERx_ETI:外部時鐘輸入

（2）初始化 TIMER0 ,設置 TIMER0 的預分頻和周期等參數, ，在上一節定時器中斷章節我們已經有講解，這里就不詳細講解，調用的格式為

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）設置 TIMER0_CH0 的 PWM 模式，使能 TIMER0 的 CH0 輸出。在庫函數中， PWM 通道設置是通過函數timer_channel_output_config來設置的

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

我們直接來看看結構體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

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

timer_enable(TIMER0);

通過以上 5 個步驟，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，高級定時器雖然和通用定時器類似，但是高級定時器要想輸出 PWM,必須多額外加一條函數

void timer_primary_output_config(uint32_t timer_periph, ControlStatus newvalue);

輸入捕獲 TIMER2

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

1）開啟 TIMER2 時鐘，配置 PA6為復用功能，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器2的通道 0，所以我們從對應的數據手冊可以查看到對應的 IO 口為 PA6:

2）初始化定時器參數,設置自動重裝值，分頻系數，計數方式等

/* 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）設置 TIMER2 的輸入捕獲參數，開啟輸入捕獲

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

同樣，我們來看看參數設置結構體 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）編寫中斷服務函數

void TIMER2_IRQHandler(void){……}

6）使能定時器

timer_enable(TIMER2);

通過以上 6 步設置，定時器 2 的通道 0 就可以開始輸入捕獲了

外部時鐘輸入 TIMER1

本章要實現使用TIMER1 PA0 作為時鐘輸入引腳，配置流程：

（1）使能GPIO，TIMER 時鐘和GPIO口復用配置

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）通過查看數據手冊，可以看到TIMER1_CH0_ETI，根據前面所講，是可以支持外部時鐘輸入的。

TIMER的結構體，初始化定時器參數,設置自動重裝值，分頻系數，計數方式等

//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的時鐘來源和時鐘源處理的配置

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);