【GD32】从0开始学GD32单片机（10）—— TIMER基本定时器详解+1毫秒延时例程

马浩同学

已于 2023-09-18 19:37:47 修改

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分类专栏： GD32系列文章标签：单片机 stm32 嵌入式硬件

于 2022-10-17 09:00:40 首次发布

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概述

在GD32中定时器是非常重要的外设，它可以帮我们精准的控制程序的调度，就如之前讲过的SysTick就是一个定时器，我们可以通过设置这个定时器的寄存器实现延时函数。
GD32的定时器可大致分为3种——基本定时器、通用定时器、高级定时器。
它们之间的区别如下图所示：

在这里插入图片描述
这一节先介绍当中最简单的基本定时器。

简介

GD32中的定时器外设都是使用16位计时器；计数模式只有向上计数；支持单脉冲模式；支持DMA传输请求；在内部有触发线连接至DAC，这样可以使用定时器定时触发DAC的数据转换，这个在后面会讲到。

在这里插入图片描述

时钟设置

要想定时器按预期工作，那么对时钟进行正确的设置是十分重要的。先找到对应的时钟树框图。
在这里插入图片描述
首先，基本定时器挂载在APB1总线上，APB1总线的最高频率为54MHz（GD32F103C8T6），那么是不是进入定时器的频率就是这个呢？不是！不是！不是！（重要事情说3遍）
由时钟树中可看到，从AHB总线上过来的频率经过APB1分频器变成CK_APB1，但还需要经过一个分频器，才能变成定时器的时钟（CK_TIMER）；这个分频器非常关键，因为它是带条件的，还是用户不可修改的。根据注释，当APB1分频器的分频系数为1时，该分频器的分频系数为1（不分频），否则倍频2倍。因为CK_APB1的频率为54MHz，所以APB1分频器的分频系数自然为2。当然我们也可以在固件库中找到答案，在system_gd32f10x.c文件中，我们可以找到以下这几行代码。
在这里插入图片描述
从247行看到，在系统时钟初始化时，对APB1分频器进行了2分频的设置。
因为APB1分频器的分频系数为2，所以定时器信号分频器会倍频2倍，所以频率最终会跟AHB总线是一样的108MHz。
对于挂载到APB2的定时器，它们的分频器也是这个规则。

基本定时器只有在高密度或以上的产品才搭载

很明显，从APB1总线上进来的时钟频率较快，因此定时器外设给了一个预分频器，预分频器寄存器是16位的，因此可以实现1-65536分频，分频后的时钟频率才是定时器计数的频率。
预分频器的工作其实比较好理解，例如我们的预分频是2分频，那么定时器等待2个CK_TIMER时钟周期才让定时器计数1次，以此类推。
下图是预分频系数从1变为2的时序图。

在这里插入图片描述
其中TIMER_CK是定时器的频率，PSC_CLK是预分频之后的频率。

计数模式

基本定时器只支持向上计数这一种模式。计数器从0开始向上连续计数到自动加载值，一旦计数器计数到自动加载值，会重新从0开始向上计数并产生上溢事件。
下面是一个向上计数的时序图。

在这里插入图片描述

上面的PSC值代表不同的预分频系数，PSC等于0和1分别表示1和2分频。
由上图可以看出当寄存器里的值达到了自动加载值后，会产生更新事件标志位和更新中断标志位会置1（若我们开启了对应的中断），不同的是更新事件标志位在置1后会很快被硬件置0，但更新中断标志位则需要用户进行软件清除，这在代码中是要注意的。

例程

现象：LED灯以1秒的间隔闪烁。

timer.c文件

#include "timer.h"

static __IO uint32_t timer_val = 0;

void TIM_Init(void)
{
    timer_parameter_struct tim_struct = {0};
    
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1);
    
    tim_struct.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;  // 向上计数
    tim_struct.prescaler = (108 - 1);  // 预分频：108MHz / 108 = 1MHz
    tim_struct.period = (1000 - 1);  // 周期：1000 / 1MHz = 1ms
    
    timer_init(TIMER1, &tim_struct);
    
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
    nvic_irq_enable(TIMER1_IRQn, 1, 1);
    
    timer_interrupt_flag_clear(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP);
    timer_interrupt_enable(TIMER1, TIMER_INT_UP);

    timer_enable(TIMER1);
}

void TIM_DelayMs(__IO uint32_t ms)
{
    timer_val = ms;
    while(timer_val);
}

void TIM_ValDecrese(void)
{
    if(timer_val) --timer_val;
}

gd32f10x_it.c文件

void TIMER1_IRQHandler(void)
{
    if(SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP)){
        timer_interrupt_flag_clear(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP);
        TIM_ValDecrese();
    }
}