STM32 и таймеры. STM32CubeMx. Настройка и использование.

Всем доброго времени суток, сегодня мы продолжим исследовать возможности STM32CubeMx и рассмотрим таймеры. Вот предыдущие статьи цикла:

• Создание проекта в STM32CubeMx.
• Настройка GPIO в STM32CubeMx.

Без лишних слов, перейдем сразу к делу. В предыдущей статье мы разобрались как настраивать и использовать порты ввода-вывода, а сегодня рассмотрим конфигурацию таймера и прерываний. Пусть будет такая задача - задействуем таймер таким образом, чтобы он генерировал прерывания, допустим, каждые 500 мс, и в прерывании помигаем диодом для наглядной демонстрации работы. В принципе, ничего сложного, классический тестовый пример, так что приступаем.

Выполняем привычную последовательность действий - создаем и настраиваем новый проект в STM32CubeMx. И начнем с уже знакомого - активируем один из выводов для работы в качестве выхода, чтобы управлять светодиодом. Пусть будет PD12, не буду даже скриншот приводить, все это мы уже осуществляли в предыдущей статье курса 👍

Вторым этапом в данном случае будет активация и настройка непосредственно таймера, возьму TIM3 для этого примера, существенной разницы, какой именно модуль задействовать, нет:

Выбрав TIM3 на левой панели осуществляем последовательно следующее:

• собственно, активируем его, задав Clock Source
• задаем предделитель частоты таймера через поле Prescaler
• и, наконец, задаем период в поле Counter Period.

Сегодня у нас базовый пример, поэтому остальные настройки не трогаем, оставим пока на будущее. Итак, разбираемся с частотами и временными интервалами.

Таймер сидит на шине APB1, частота которой составляет 16 МГц (это настройка по умолчанию для данного контроллера и текущей версии CubeMx - как изменить или узнать тактовые частоты я расскажу  в следующей статье). Выбираем делитель частоты равным 16000 (необходимо установить значение, меньшее на 1). В итоге получаем (16 МГц / 16000) = 1000 Гц. То есть один тик таймера будет соответствовать 1 мс. Установив период 500, получим прерывания по переполнению таймера каждые 500 мс - то, что нам и надо. Здесь же, во вкладке "NVIC Settings", нужно включить прерывание, и на этом процесс настройки завершен:

Генерируем код и получаем готовый проект для выбранной IDE.

Теперь осталось совсем немного - запустить наш таймер (STM32CubeMx занимается только инициализацией, все активные действия мы должны совершать сами). Кроме того, в прерывании по переполнению таймера мы будем менять состояние светодиода. Cам обработчик прерывания CubeMx создал за нас, и найти его совсем несложно - для всех прерываний генерируется отдельный файл stm32f4xx_it.c (либо для другого контроллера аналогичный, например, stm32f1xx_it.c). В принципе, мы можем поместить наш код непосредственно в обработчик. Но HAL предлагает альтернативный способ с использованием callback-функций. Пара слов об этой концепции...

В библиотеке реализованы различные функции, объявленные с атрибутом weak, которые может использовать пользователь для добавления своего кода. Атрибут weak используется для функций-заглушек, которые могут быть переопределены. Таким образом, при наступлении определенного события в библиотеке происходит вызов такой callback-функции, тело которой является по умолчанию пустым. Но если программист переопределил эту функцию, то будет вызван этот новый вариант.

Для наглядности и понимания процессов рассмотрим на нашем конкретном примере. Механизм выглядит следующим образом:

• Для таймера (как и для любой другой периферии) есть ряд callback-функций. Их список можно найти в описании HAL, нас же сейчас интересует вполне конкретная, а именно HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(). Именно она соответствует событию переполнения таймера.
• Эту функцию мы определяем, поместив в нее необходимый функционал.
• И по итогу она будет вызвана автоматически из библиотеки при наступлении соответствующего события.

Давайте все это поэтапно осуществим. Для начала идем в main() и запускаем таймер:

int main(void)
{
	/* USER CODE BEGIN 1 */

	/* USER CODE END 1 */

	/* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

	/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
	HAL_Init();

	/* Configure the system clock */
	SystemClock_Config();

	/* Initialize all configured peripherals */
	MX_GPIO_Init();
	MX_TIM3_Init();

	/* USER CODE BEGIN 2 */

	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

	/* USER CODE END 2 */

	/* Infinite loop */
	/* USER CODE BEGIN WHILE */
	while (1)
	{
		/* USER CODE END WHILE */

		/* USER CODE BEGIN 3 */
	}
	/* USER CODE END 3 */
}

Поскольку мы будем использовать прерывания, то нам нужна функция HAL_TIM_Base_Start_IT(). А теперь в этом же файле main.c добавим callback-функцию. При этом обязательно размещаем внутри секций вида:

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

Это нужно для того, чтобы после того как файлы будут перегенерированы (при изменении проекта в CubeMx), данный код был также автоматически перенесен в новые файлы:

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_12);
}
/* USER CODE END 4 */

Здесь при помощи HAL_GPIO_TogglePin() мы меняем состояние светодиода.

В итоге функция будет вызываться каждый раз при переполнении таймера (аналогично соответствующему прерыванию). И, поскольку тут в качестве аргумента наличествует структура TIM_HandleTypeDef, которая является базовой при работе с таймерами, то мы можем ее использовать, чтобы убедиться, что прерывание вызвано именно TIM3, а не другим модулем:

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if (htim->Instance == TIM3)
	{
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_12);
	}
}

Теперь все готово, собираем проект и прошиваем контроллер. Сразу же видим мигающий диод, причем мигает он каждые 500 мс, а следовательно задача успешно реализована 👍

Как видите, STM32CubeMx оказывается довольно-таки удобным инструментом для решения своих задач, и это заметно даже в небольших проектах, поэтому в следующих статьях мы продолжим его изучение, оставайтесь на связи!