【STM32学习笔记-02】（外部中断+定时器基本定时）捕获按键按下时长

一、定时器

        通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。 它适用于多种场合，包括测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)。 

1.1 主要特性

通用TIMx (TIM2、TIM3、TIM4和TIM5)定时器功能包括：

• 16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
• 16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65536之间的任意数值
• 4个独立通道：

• 输入捕获
• 输出比较
• PWM生成(边缘或中间对齐模式)
• 单脉冲模式输出

1.2 结构框图

        如上是定时器基本定时功能的结构框图。从上图不难看出，要实现基本定时功能需要涉及到3个器件；这三个也是定时器实现定时的根本：预分频器(PSC)、自动重装载寄存器(ARR)、计数器(CNT)。

        计数器按照定时器本身的工作频率进行计数实现了计时功能；如果想要实现最终的定时功能就需要我们的自动重装载寄存器了；它的功能简而言之就是可以给计数器设定一个目标值，CNT每次计数之后都会和ARR里的值进行比较，当CNT的值等于ARR的值时会出发溢出事件。至此就实现了定时功能；既然计数器+自动重装载寄存器这两个器件就已经实现了定时功能，那预分频器就毫无意义了吗？很显然不是的。预分频器的主要功能是降低CNT的计数频率，从而使我们可以计更长的时间；分频值越大，会导致CNT计数的耗时增加，整体的计时时长也会相应增加。

        实际使用过程中，为方便使用，我们常用的分频值如下表分布：

1.3 相关寄存器

1.4 相关配置代码

/******************************************************************************\
 函数功能：TIM1基本定时功能初始化配置
 形参说明：
 返 回 值：
\******************************************************************************/
void TIM1_Init(u16 psc, u16 arr)
{
    //1,打开外设时钟
    RCC->APB2ENR |= 1<<11;    //TIM1外设时钟使能
    RCC->APB2RSTR |= 1<<11;   //开启TIM1复位
    RCC->APB2RSTR &= ~(1<<11);//关闭TIM1复位

    //2,配置核心寄存器
    TIM1->CNT = 0;
    TIM1->PSC = psc - 1;  //填写分频值
    TIM1->ARR = arr - 1;  //重装载值
    
    //3,中断配置
    TIM1->DIER |= 1<<0;   //允许更新中断
    CM3_NVIC_SetPriority(TIM1_UP_IRQn, 2, 2);    //设置中断优先级
           
    TIM1->CR1 &= ~(1<<0);    //计数器失能
}

//TIM1中断服务函数
u8 OverFlowCnt;   //记录定时器溢出次数
void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
    if(TIM1->SR & 1<<0)
    {
        OverFlowCnt++;
        TIM1->SR &= ~(1<<0);     //清除溢出标志位
    }
}

二、外部中断

        对于互联型产品，外部中断/事件控制器由20个产生事件/中断请求的边沿检测器组成，对于其它产品，则有19个能产生事件/中断请求的边沿检测器。每个输入线可以独立地配置输入类型(脉冲或挂起)和对应的触发事件(上升沿或下降沿或者双边沿都触发)。每个输入线都可以独立地被屏蔽。挂起寄存器保持着状态线的中断请求。

2.1 主要特性

EXTI控制器的主要特性如下：

• 每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽
• 每个中断线都有专用的状态位
• 支持多达20个软件的中断/事件请求
• 检测脉冲宽度低于APB2时钟宽度的外部信号。参见数据手册中电气特性部分的相关参数。

2.2 结构框图

2.3 相关代码配置

/******************************************************************************\
 函数功能：外部中断线0初始化配置---以KEY1(PA0)为例
 形参说明：
 返 回 值：
\******************************************************************************/
void EXTI0_Init(void)
{
    //1,开放来自线0上的中断请求
    EXTI->IMR |= 1<<0;
    
    //2,设置需要监测边沿(上升沿、下降沿、上升沿和下降沿)
    EXTI->RTSR |= 1<<0;  //允许输入线0上的上升沿触发
    EXTI->FTSR |= 1<<0;  //允许输入线0上的下降沿触发

    //3,选择EXTI0的信号源
    //3.1 打开AFIO的时钟
    RCC->APB2ENR |= 1<<0; 
    //3.2 选择PA0作为EXTI0的信号源
    AFIO->EXTICR[0] &= ~(0xF<<0);

    //4,设置中断优先级
    CM3_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 2);
}

//EXTI0的中断服务函数
extern u8 OverFlowCnt;  //定时器溢出次数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    u32 total;
    if(EXTI->PR & 1<<0)    //PR的第0位的状态
    {
         //判断到底是触发了什么边沿
         if(KEY1)     //上升沿
         {
             TIM1->CNT = 0;
             TIM1->CR1 |= 1<<0; //启动计数器
         }
         else         //下降沿
         {
             TIM1->CR1 &= ~(1<<0); //关闭计数器
             total = OverFlowCnt * 65000 + TIM1->CNT;  //计算总时长
             printf("捕获时长：%dus, %.2fms, %.2fs\n", total, total/1000.0, total/1000000.0);
             OverFlowCnt = 0;
         }
         EXTI->PR |= 1<<0; //清除标志位
    }
}

2.4 小结

        在使用外部中断时，有一步是要选择外部中断线的信号源；这一步设置的寄存器比较特殊，位于AFIO寄存器中。通过AFIO_EXTICRx配置GPIO线上的外部中断/事件，必须先使能AFIO时钟。

三、效果展示

        至此，基本实现了对按键按下时长的捕获，当然实际的测试结果还是会存在一定的误差；实际上，这次实现的功能约等于定时器自带的输入捕获功能。