用定時(shí)器控制Led燈閃爍

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

閃燈程序在嵌入式學(xué)習(xí)中猶如“Hello World!”在C/C++語言學(xué)習(xí)中一樣經(jīng)典。它以簡單的方式引導(dǎo)了無數(shù)的嵌入式愛好者。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)你可以基本了解STM32的GPIO以及基本定時(shí)器的使用。

硬件說明

本例程需要一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)LED，其中LED就是擴(kuò)展板上的紅色LED接在PD3上且正極接在高電平上,定時(shí)器選用基本定時(shí)器7。

1. STM32 GPIO簡介

GPIO主要特性

輸出狀態(tài)可選推挽、開漏、上拉或下拉

可為每個(gè)I/O選擇速度

輸入狀態(tài)可選則懸空、上拉/下拉、模擬

每個(gè)I/O引腳都有復(fù)用功能

可對每個(gè)輸出引腳進(jìn)行位操作

STM32的每個(gè)GPIO都有4個(gè)32位配置寄存器：模式選擇寄存器、輸出類型配置寄存器、輸出速度配置寄存器、上拉/下拉電阻配置寄存器;2個(gè)32位數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)輸入寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器;1個(gè)32位鎖定寄存器和2個(gè)32位復(fù)用功能選擇寄存器。無論你選擇某個(gè)I/O作為輸入還是輸出，都可以給根據(jù)需求選擇是否使用上拉或下拉電阻?？偟膩碇v，每個(gè)I/O有8中模式可供選擇：輸入懸空、帶上拉輸入、來下拉輸入、帶上拉或下拉開漏輸出、帶上拉或下拉推挽輸出、模擬輸入、推挽且?guī)侠蛳吕膹?fù)用功能、開漏且?guī)侠蛳吕膹?fù)用功能。

1.1 I/O模式選擇

每個(gè)I/O引腳都有4種用途模式可供選擇。GPIOx_MODER(x = A..I)是一個(gè)32位寄存器，每兩位配置一個(gè)引腳，位[1:0]配置引腳0以此類推。其取值及含義如表1.1所示。

表1.1 I/O用途模式設(shè)置

MODER[1:0] 描述

B00 輸入模式(初始值)

B01 通用輸出模式

B10 復(fù)用功能模式

B11 模擬信號模式

1.2 輸出類型選擇

根據(jù)輸出需求你可在GPIOx_OTYPER中設(shè)置推挽或開漏輸出。這個(gè)寄存器只有低16位有效，取值及定義如表1.2所示。

表1.2 輸出類型設(shè)置

OT[0] 描述

B0 推挽輸出(初始值)

B1 開漏輸出

1.3 輸出速度設(shè)置

表1.3 端口輸出速度設(shè)置

OSPEEDER[1：0] 描述

B00 2MHZ低速

B01 25MHZ中速

B10 50MHZ快速

B11 100MHZ高速

1.4 上拉下拉電阻設(shè)置

表1.4 上拉下拉電阻設(shè)置

PUPDR[1:0] 描述

B00 無上拉或下拉電阻

B01 上拉電阻連接

B10 下拉電阻連接

B11 保留

1.5 數(shù)據(jù)輸入和輸出

當(dāng)GPIO設(shè)置為通用輸入時(shí)，讀取寄存器GPI Ox_IDR)(x = A..I)可得到端口的輸入狀態(tài)且這個(gè)寄存器是只讀的;GPIOx_ODR(x = A..I)是一個(gè)可讀寫寄存器，寫數(shù)據(jù)到這個(gè)寄存器可控制端口輸出電平，從這個(gè)寄存器讀數(shù)據(jù)可判斷端口的輸出狀態(tài)。

1.6 復(fù)用功能選擇

STM32中有16種復(fù)用功能，一個(gè)引腳會對應(yīng)其中幾種。共有兩個(gè)寄

存器GPIOx_AFRL與GPIOx_AFRH 用來設(shè)置引腳的復(fù)用功能，其中每

4位對應(yīng)一個(gè)引腳。

表1.6 復(fù)用功能配置

AFR[3:0] 描述

0X1 AF1(TIM1/TIM2)

0X2 AF2(TIM3...5)

0X4 AF4(I2C1...3)

0XD AF14(DCMI)

2. STM32基本定時(shí)器簡介

STM32的定時(shí)器非常強(qiáng)大，根據(jù)功能可分為高級控制定時(shí)器、通用定時(shí)器、基本定時(shí)，其中定時(shí)器6、7為基本定時(shí)器。在這里我們主要對基本定時(shí)器給予簡單介紹。它具有一個(gè)16位自動重載加法計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位可編程預(yù)分頻器。預(yù)分頻器對輸入時(shí)鐘進(jìn)行分頻，然后提供給計(jì)數(shù)器作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘使用。STM32的自動重載寄存器(TIMx_ARR)在物理上對應(yīng)兩個(gè)寄存器，一個(gè)是咱們可以隨便讀寫的，另一個(gè)則只能被定時(shí)器讀取。這個(gè)咱們無法操作的寄存器被稱作影子寄存器。當(dāng)TIMx_CR1中的ARPE位等于0時(shí)改變TIMx_ARR的值就可馬上改變影子寄存器里的值。當(dāng)ARPE等于1時(shí)TIMx_ARR的值被緩存起來了，只有當(dāng)更新事件發(fā)生后才會將新的值傳送到影子寄存器中。

操作定會器前需要先打開輸入時(shí)鐘，然后可設(shè)置重預(yù)分頻系數(shù)寄存器(TIMx_PSC)和自動載值寄存器。因?yàn)槲覀円尪〞r(shí)器產(chǎn)生更新中斷，因此必需使能TIMx_DIER中的UIE位以及設(shè)置NVIC相關(guān)寄存器。初始化完成后設(shè)置TIMx_CR1的CEN位即可開啟定時(shí)器。

實(shí)驗(yàn)原理及程序結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用STM32的基本定時(shí)器產(chǎn)生更新中斷，在中斷處理函數(shù)中控制LED引腳的電平，帶給大家一個(gè)閃燈的效果。本例程會涉及到GPIO_D03以及基本定時(shí)器7的初始化和一個(gè)定時(shí)器7 中斷服務(wù)例程等。

源程序說明

下面讓我們來看看blink.c是如何實(shí)現(xiàn)的。

LED初始化

/* blink.c */

void led_init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

/* 使能GPIOD時(shí)鐘 */

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);

/* 配置GPIO_LED引腳 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

}

LED的初始化比較簡單，選擇好引腳并將引腳用途模式設(shè)置為輸出即可。需要注意的是STM32的每個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘都可單獨(dú)控制，在操作前需要打開時(shí)鐘而且要從STM32用戶手冊中確認(rèn)清楚，你要用到的外設(shè)具體掛載在哪個(gè)總線上的(AHB1、APB1等)。

LED控制

/* blink.c */

void led_on(void)

{

/* 設(shè)置PD3為低電平 */

GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);

}

void led_off(void)

{

/* 設(shè)置PD3為高電平 */

GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);

}

void led_toggle(void)

{

/* 切換PD3電平狀態(tài) */

GPIO_ToggleBits(GPIOD, GPIO_Pin_3);

}

這三個(gè)LED控制函數(shù)都使用了位操作，由于LED的正極是接在高電平上的，led_on是讓PD3輸出低電平從而點(diǎn)亮LED。led_toggle將會在定時(shí)器的中斷服務(wù)例程中調(diào)用，它會把引腳在高低電平之間切換達(dá)到閃燈的果。

定時(shí)器初始化

/* blink.c */

void TIM7_Configuration(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;

/* 操作定時(shí)器前先使能輸入時(shí)鐘 */

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);

/**** Time base configuration ****/

/* 設(shè)置自動重裝載周期,計(jì)數(shù)到5000為1000ms */

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 5000;

/* 設(shè)置預(yù)分頻值,即定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率為10Khz */

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =(8400-1);

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0;

/* 向上計(jì)數(shù)模式 */

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

/* 根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIM7的時(shí)基單位 */

TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseInitStruct);

/* 使能TIM7更新中斷 */

TIM_ITConfig(TIM7, TIM_IT_Update, ENABLE);

/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

/* Enable the TIM7 global Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* 啟動定時(shí)器 */

TIM_Cmd(TIM7, ENABLE);

}

這里使用的是最簡單的基本定時(shí)器，打開輸入時(shí)鐘、設(shè)置預(yù)分頻器和計(jì)數(shù)重載值后配置好相關(guān)中斷寄存器后就可啟動定時(shí)器了。在ST庫代碼的stm32f4xx_it.C中定義了所有中斷入口，我們需要在里面添加如下代碼：

定時(shí)器7中斷服務(wù)例程

/* stm32f4xx_it.C */

void TIM7_IRQHandler(void)

{

if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)

{

/* 清除中斷標(biāo)志 */

TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update );

/* 切換I/O狀態(tài) */

led_toggle();

}

}