GD32F470定时器实现计时以及PWM输出、定时器失能/使能/重新初始化

时间：2025-02-07 09:16:04

GD32F470定时器初始化函数及知识点讲解

我配置470主频为240Mhz，按需要在文件夹CMSIS的system_gd32f4xx.h里宏修改。

1. 定时器计时初始化函数

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f4xx_timer.h"

// 定时器初始化函数
void TIMx_Init(void)
{
    timer_parameter_struct timer_initpara;

    // 使能定时器时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1);
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    timer_deinit(TIMER1);

    // 定时器配置
    timer_initpara.prescaler = 239;
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 9999;
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM_NUM[timnum], &timer_initpara);

    // 使能自动重载预装载
    timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER1);
    // 使能溢出中断
    timer_interrupt_enable(TIMER1, TIMER_INT_UP);
    // 配置中断优先级
    nvic_irq_enable(TIMER1_IRQn, 3, 0);
    // 启动定时器
    timer_enable(TIMER1);
}

2. 定时器失能函数

以下是优化后的定时器失能函数，支持禁用定时器和相关功能。

// 定时器失能函数
void TIMx_DeInit(timer_typedef_enum timnum)
{
    // 复位定时器并使能时钟
    timer_deinit(TIM_NUM[timnum]);
    rcu_periph_clock_enable(TIMx_CLK[timnum]);
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);

    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);

    // 定时器配置
    timer_initpara.prescaler = TIMx_PRESCALER[timnum];
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = TIMx_PERIOD[timnum];
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM_NUM[timnum], &timer_initpara);

    // 禁用定时器的主输出功能（高级定时器特有）
    timer_primary_output_config(TIM_NUM[timnum], DISABLE);
    // 禁用定时器
    timer_disable(TIM_NUM[timnum]);
}

3. 定时器PWM输出初始化函数

// 定时器PWM输出初始化函数
void Timer0_PWMout_Init(uint32_t freq, uint32_t duty_cycle)
{
    timer_oc_parameter_struct timer_ocintpara;
    timer_parameter_struct timer_initpara;

    // 使能GPIOA和TIMER0时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_11);
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_11);
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_1, GPIO_PIN_11);  // 配置PA11为定时器0的通道3

    // 复位定时器
    timer_deinit(TIMER0);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER0);
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4); // 定时器时钟预分频

    timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    // 计算定时器周期
    uint32_t period = 1000000 / freq - 1; // 定时器时钟频率：1MHz，传入频率计算周期

    timer_initpara.prescaler = 199;  // 定时器时钟 = SystemCoreClock / (199 + 1) = 1 MHz
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = period;  // 周期：控制PWM频率
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIMER0, &timer_initpara);  // 初始化定时器

    // 配置输出通道
    timer_ocintpara.ocpolarity = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;       // 输出极性
    timer_ocintpara.outputstate = TIMER_CCX_ENABLE;            // 输出状态
    timer_ocintpara.ocidlestate = TIMER_OC_IDLE_STATE_HIGH;    // 空闲时输出高电平
    timer_ocintpara.ocnpolarity = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;     // 互补输出极性
    timer_ocintpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;          // 互补通道输出状态
    timer_ocintpara.ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;   // 互补输出空闲时低电平
    timer_channel_output_config(TIMER0, TIMER_CH_3, &timer_ocintpara);

    // 配置占空比
    uint32_t pulse_width = (period + 1) * duty_cycle / 100;  // 脉冲宽度，基于占空比的计算

    // 设置通道的PWM模式，并设置脉冲宽度
    timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0, TIMER_CH_3, pulse_width);
    timer_channel_output_mode_config(TIMER0, TIMER_CH_3, TIMER_OC_MODE_PWM0);  // PWM模式
    timer_channel_output_shadow_config(TIMER0, TIMER_CH_3, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE);
    
    // 使能定时器的主输出功能
    timer_primary_output_config(TIMER0, ENABLE);
    
    // 启用自动重载预装载
    timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER0);
    
    // 启动定时器
    timer_enable(TIMER0); 
}

4. 定时器计时初始化函数

// 定时器计时初始化函数
void Timer1_Timer_Init(uint32_t freq)
{
    timer_parameter_struct timer_initpara;

    // 使能定时器时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1);
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);

    // 计算定时器周期
    uint32_t period = 1000000 / freq - 1; // 定时器时钟频率：1MHz，传入频率计算周期

    // 定时器配置
    timer_initpara.prescaler = 199;  // 定时器时钟 = SystemCoreClock / (199 + 1) = 1 MHz
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = period;  // 周期：控制定时器溢出频率
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIMER1, &timer_initpara);

    // 使能自动重载预装载
    timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER1);

    // 使能溢出中断
    timer_interrupt_enable(TIMER1, TIMER_INT_UP);

    // 配置中断优先级
    nvic_irq_enable(TIMER1_IRQn, 0, 0);

    // 启动定时器
    timer_enable(TIMER1);
}

5. 定时器中断服务程序

// 定时器1中断服务程序
void TIMER1_UP_IRQHandler(void)
{
    if (timer_interrupt_flag_get(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP) != RESET) // 检查是否是更新中断
    {
        timer_interrupt_flag_clear(TIMER1, TIMER_INT_FLAG_UP); // 清除更新中断标志

        // 调用处理函数，处理定时器溢出事件
        timer_overflow_handler();
    }
}

// 定时器溢出处理函数
void timer_overflow_handler(void)
{
    // 在这里添加定时器溢出事件的处理代码
    // 例如：更新全局变量、触发其他事件等
}

6. 定时器失能函数

// 定时器失能函数
void TIMx_DeInit(timer_typedef_enum timnum)
{
    // 复位定时器并使能时钟
    timer_deinit(TIM_NUM[timnum]);
    rcu_periph_clock_enable(TIMx_CLK[timnum]);
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);

    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);

    // 定时器配置
    timer_initpara.prescaler = TIMx_PRESCALER[timnum];
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = TIMx_PERIOD[timnum];
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM_NUM[timnum], &timer_initpara);

    // 禁用定时器的主输出功能（高级定时器特有）
    timer_primary_output_config(TIM_NUM[timnum], DISABLE);

    // 禁用定时器
    timer_disable(TIM_NUM[timnum]);
}

7. 定时器PWM输出失能函数

// 定时器PWM输出失能函数
void Timer0_PWMout_DeInit(void)
{
    // 禁用定时器的主输出功能
    timer_primary_output_config(TIMER0, DISABLE);

    // 禁用定时器
    timer_disable(TIMER0);

    // 复位定时器
    timer_deinit(TIMER0);

    // 禁用GPIO时钟
    rcu_periph_clock_disable(RCU_GPIOA);
}

8. 定时器计时失能函数

// 定时器计时失能函数
void Timer1_Timer_DeInit(void)
{
    // 禁用定时器
    timer_disable(TIMER1);

    // 复位定时器
    timer_deinit(TIMER1);

    // 禁用定时器时钟
    rcu_periph_clock_disable(RCU_TIMER1);

    // 禁用中断
    nvic_irq_disable(TIMER1_IRQn);
}

GD32F470定时器知识点要点讲解

  1. 定时器的基本概念
    定时器（Timer）：一种硬件设备，用于测量时间间隔或生成周期性信号。
    预分频器（Prescaler）：用于减慢定时器的时钟频率，从而延长定时器的计时周期。
    自动重载值（Auto-reload Value, ARR）：定时器计数器的最大值，当计数器达到此值时，会触发更新事件。
    计数器（Counter）：定时器的内部计数器，用于记录时间。
  2. 定时器的主要功能
    计时功能：用于测量时间间隔或生成定时中断。
    PWM输出：生成脉冲宽度调制（PWM）信号，用于控制电机速度、LED亮度等。
    输入捕获：捕获外部信号的时间戳，用于测量信号的频率或脉冲宽度。
    输出比较：在定时器计数器达到指定值时，触发输出信号。
    编码器接口：用于处理旋转编码器的信号，测量旋转方向和速度。
  3. 定时器的配置步骤
    使能时钟：通过RCU（Reset and Clock Unit）使能定时器和相关GPIO的时钟。
    配置GPIO：将定时器的通道引脚配置为复用功能，并设置为推挽输出模式。
    初始化定时器：配置预分频器、自动重载值、计数方向等参数。
    配置功能模式：根据需要配置PWM输出、计时、输入捕获等功能。
    使能定时器：启动定时器，开始计时或生成信号。
  4. 定时器的中断功能
    更新中断（Update Interrupt）：当定时器计数器溢出时触发。
    捕获/比较中断（Capture/Compare Interrupt）：当输入信号捕获或输出比较事件发生时触发。
    中断优先级：通过NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）配置中断优先级，确保中断处理的及时性。
  5. 定时器的PWM输出
    PWM模式：定时器可以生成PWM信号，通过配置占空比和频率来控制输出信号。
    占空比（Duty Cycle）：PWM信号的高电平时间与周期的比值。
    频率（Frequency）：PWM信号的周期性重复速率。
  6. 定时器的计时功能
    计时周期：由预分频器和自动重载值决定。
    溢出事件：当计数器达到自动重载值时，触发更新事件。
    定时中断：在溢出事件发生时，触发中断，用于执行定时任务。

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