5节拍定时器应用.docx
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5节拍定时器应用
第五章节拍定时器
5.1节拍定时器概述
STM32F10x内核中有一个节拍定时器。
节拍定时器为一个24位递减计数器，节拍定时器设定初值并使能后，每经过1个系统时钟周期，计数值就减1。
当计数值递减到0时，节拍定时器自动重装初值，并继续向下计数，同时内部的COUNTFLAG标志会置位，触发中断（如果中断使能）。
节拍定时器，其功能简单，只能提供一个节拍定时用，一般作为系统的嘀嗒。
在使用外部晶振为8MHz，9倍频，系统时钟为72MHz，节拍定时器的递减频率可以设为9MHz（如HCLK/8）。
在这个条件下，把系统定时器的初始值设置成90000，就能够产生10ms的时间基值，如果开启中断，则产生10ms的中断。
利用ST的函数库使用systick的方法
1、调用SysTick_CounterCmd（）失能SysTick计数器
2、调用SysTick_ITConfig（）失能SysTick中断
3、调用SysTick_CLKSourceConfig（）设置SysTick时钟源。
4、调用SysTick_SetReload（）设置SysTick重装载值。
5、调用SysTick_ITConfig（） 使能SysTick中断
6、调用SysTick_CounterCmd（）开启SysTick计数器
下面部分我们分别来介绍这几个库函数。
5.2库函数介绍
5.2.1函数SysTick_CLKSourceConfig
SysTick_CLKSourceConfig函数，其功能为设置SysTick时钟源。
表5-2-1.描述了函数SysTick_CLKSourceConfig
函数名
SysTick_CLKSourceConfig
函数原形
voidSysTick_CLKSourceConfig（u32SysTick_CLKSource）
功能描述
设置SysTick时钟源
输入参数
SysTick_CLKSource：
SysTick时钟源
输出参数
无
返回值
无
先决条件
无
被调用函数
无
表5-2-2列举了SysTick_CLKSource参数允许取值范围
表5-2-2SysTick_CLKSource值
SysTick_CLKSource参数可取的值
描述
SysTick_CLKSource_HCLK_Div8
SysTick时钟源为AHB时钟除以8
SysTick_CLKSource_HCLK
SysTick时钟源为AHB时钟
例：
设置系统定时器时钟为AHB时钟
SysTick_CLKSourceConfig（SysTick_CLKSource_HCLK）;
5.2.2函数SysTick_SetReload
函数SysTick_SetReload的功能为设置SysTick重装载值。
表5-2-3描述了函数SysTick_SetReload
函数名
SysTick_SetReload
函数原形
voidSysTick_SetReload（u32Reload）
功能描述
设置SysTick重装载值
输入参数
Reload：
重装载值，该参数取值必须在1和0x00FFFFFF之间
输出参数
无
返回值
无
先决条件
无
被调用函数
无
例：
设定系统定时器的重载值为90000
SysTick_SetReload（90000）;
5.2.3函数SysTick_CounterCmd
函数SysTick_CounterCmd的功能为使能或者失能SysTick计数器
表5-2-4.描述了函数SysTick_CounterCmd
函数名
SysTick_CounterCmd
函数原形
voidSysTick_CounterCmd（u32SysTick_Counter）
功能描述
使能或者失能SysTick计数器
输入参数
SysTick_Counter：
SysTick计数器新状态
输出参数
无
返回值
无
先决条件
无
被调用函数
无
表5-2-5列举了SysTick_Counter参数可取的值。
表5-2-5.SysTick_Counter值
SysTick_Counter参数可取的值
描述
SysTick_Counter_Disable
失能计数器
SysTick_Counter_Enable
使能计数器
SysTick_Counter_Clear
清除计数器值为0
例：
使能系统定时器
SysTick_CounterCmd（SysTick_Counter_Enable）;
5.2.4函数SysTick_ITConfig
函数SysTick_ITConfig的功能是使能或者失能SysTick中断。
表5-2-6.描述了函数SysTick_ITConfig
函数名
SysTick_ITConfig
函数原形
voidSysTick_ITConfig（FunctionalStateNewState）
功能描述
使能或者失能SysTick中断
输入参数
NewState：
SysTick中断的新状态，这个参数可以取：
ENABLE或者DISABLE
输出参数
无
返回值
无
先决条件
无
被调用函数
无
例：
使能系统定时器中断
SysTick_ITConfig（ENABLE）;
5.2.5函数SysTick_GetCounter
函数SysTick_GetCounter的功能是获取SysTick计数器的值。
表5-2-7描述了函数SysTick_GetCounter
函数名
SysTick_GetCounter
函数原形
u32SysTick_GetCounter（void）
功能描述
获取SysTick计数器的值
输入参数
无
输出参数
无
返回值
SysTick计数器的值
先决条件
无
被调用函数
无
例：
获取系统定时器的计数值
u32SysTickCurrentCounterValue;
SysTickCurrentCounterValue=SysTick_GetCounter（）;
5.3节拍定时器试验1—嘀嗒实例
5.3.1实验要求
利用节拍定时器，每10毫秒中断一次，每500毫秒跳变一次LED8。
5.3.2软件结构
在程序中，需要初始化节拍定时器，使节拍定时器每10ms重载一次，并开启节拍定时器中断。
在中断程序中，每进入一次中断，让一计数变量加1，然后判断是否有50次，如果有50次，则跳变一下LED8灯，同时把计数变量清0。
这样程序运行时LED8灯就不停地闪烁。
图5-3-1是程序的流程图。
图5-3-1软件流程图
5.3.3实例代码
以队列收发数据为基础，来进行添加。
首先创建E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\sys_delay文件夹，把E:
\OpenM3V开发板测试程序\USART\USART3文件夹中的工程，复制到E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\sys_delay文件夹中，,编译下载，看程序复制是否正确，这一步很关键，在作任何更改前，必须验证前一步的正确和完整性。
对其的态度是，宁愿认为其是错误的，也不要去假设它是正确的。
所有正确的东西，必须要实际测试后才能确定。
有时看似麻烦的东西，却能节省好多时间和精力，并给我们对下一步的信心。
验证通过后，点击
图标，在编辑对话框中出现一个新的空白文档，在这个文档中加入以下这部分内容，然后点击存盘，文件保存在本工程文件所在地文件夹中，命名为systic.c。
这个文件中，存放系统定时器初始化有关的所有程序代码和函数。
同时把这个文件加入到文件组USER中。
下面是systic.c文件中系统定时器初始化的程序清单：
#include"stm32f10x_lib.h"
unsignedcharsys_nub;//系统定时器中断计数变量
//SysTick设置
voidSysTick_Config（void）
{
//失能SysTick定时器
SysTick_CounterCmd（SysTick_Counter_Disable）;
//失能SysTick中断
SysTick_ITConfig（DISABLE）;
//设置SysTick时钟源
SysTick_CLKSourceConfig（SysTick_CLKSource_HCLK_Div8）;
//设置SysTick重载值，10ms重载一次，在72Mhz时钟下
SysTick_SetReload（90000）;
//开SysTick中断
SysTick_ITConfig（ENABLE）;
//开SysTick定时器
SysTick_CounterCmd（SysTick_Counter_Enable）;
}
点击
图标，在编辑对话框中出现一个新的空白文档，在这个文档中加入以下这部分内容，然后点击存盘，文件保存在本工程文件所在地文件夹中，命名为systic.h。
voidSysTick_Config（void）;
externunsignedcharsys_nub;
在stm32f10x_it.c文件中，加入头函数systic.h，在系统中断定时器中断函数voidSysTickHandler（void）中加入以下程序代码：
voidSysTickHandler（void）
{
sys_nub++;//系统定时器中断计数变量加1
if（sys_nub>49）//计数到50时
{
sys_nub=0;//清0计数变量
LED8B（）;//跳转LED8灯
}
}
在主函数中加入头文件systic.h，并加入系统定时器初始化函数SysTick_Config（）。
程序代码分析：
在main函数中，首先启动时钟和初始化嵌套向量中断控制器（NVIC），然后再调用I/O口、串口系统定时器初始化函数。
在系统定时器中断中计数中断次数，当达到50次时，跳转LED8灯。
5.3.4编译下载和调试
通过Project\RebuildAll命令进行编译。
编译通过后，在其工程文件夹下Debug\Exe目录下有一个.HEX后缀的文件，此为可执行文件，使用ST提供的下载工具，以ISP方式把程序下载到芯片中。
复位系统，可以看到LED8每秒钟闪烁一次。
打开串口调试助手，可以看到，PC机发送什么数据，串口也能接收到相同的数据。
5.4有实际应用意义的键盘实例
5.4.1实验要求
有了这个节拍定时器实验后，回过头来看前面的按键和串口还有LED灯，下面来做一个把三者结合起来的实验。
实验设计要求是，实现真正的按键功能，每按一次键，系统只识读一次，而不管按多长时间。
前面讲叙的按键识别没有进行防抖处理，在这里，使用系统定时器，来实现键盘防抖功能。
具体要求是：
每按K1键一次，LED1灯翻转一次，同时通过串口1发送0X31这个数据；每按K2键一次，LED2灯翻转一次，同时通过串口发送0X32这个数据；……每按K7键一次，LED7灯翻转一次，同时通过串口1发送0X37这个数据。
5.4.2软件结构
在这个键盘扫描程序的逻辑有点复杂，可以利用串口，把中间变量传出来，查看程序的流程和变量的值，方便调试，找出错误所在。
在这本书中，对于程序的调试，没有使用仿真器调试的方法，使用的是用LED灯指示程序的运行状态，用串口输出程序中的中间变量和过程变量。
这种方法，跟实际的运行结果一样，只是在最终版本中，把串口输出和LED指示部分注销就行，不必做任何的更改，同时能很好的观察到中断的运行情况，也能把程序运行的事件状况如实的表现出来。
由于stm32f10x系列的芯片的FLASH可以烧写上千次（现在的FLASH基本都能达到上千次的烧写），使得我们每次改动都能下载验证，而不必担心FLASH会很快烧坏。
这样对于学习单片机的费用就大大减少，不需要昂贵的仿真器，只需要一个根串口线就可以了。
回到这个实例上来，这个键盘处理逻辑比较复杂。
当一个键按下后，首先要判断是否有键按下，还要判断这个键是否处理过，还要判读是否延时过，只有经过这些判读处理后才能真正实现我们所要的功能。
图5-4-1是键盘扫描的流程图。
图5-4-1按键流程图
5.3.3实例代码
以嘀嗒实例为基础，来进行添加。
首先创建E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\key_usart文件夹，把E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\sys_delay文件夹中的工程，复制到E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\key_usart文件夹中，,编译下载验证，看程序复制是否正确，这一步很关键，在作任何更改前，必须验证前一步的正确和完整性。
在gpio.c文件中，加入键盘扫描函数和按键执行函数，具体函数如下：
voidkey1（void）
{
LED1B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x31；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey2（void）
{
LED2B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x32；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey3（void）
{
LED3B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x33；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey4（void）
{
LED4B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x34；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey5（void）
{
LED5B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x35；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey6（void）
{
LED6B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x36；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey7（void）
{
LED7B（）;
uart_trx[uart_rx]=0x37；
uart_rx++；
uart_rx&=0xf；
}
voidkey_work（void）
{unsignedcharkey_data;
key_data=GPIO_ReadInputData（GPIOE）;//读取PE输入端口值
key_data&=0x7f
if（key_data<0x7F）//如果小于0X7F，说明有按键按下
{//LED2ON（）;//设置一个调试状态指示LED,有键按下亮。
if（!
（key_bit&0x02））//判断按键是否被处理，按键没有被处理，执行IF
{
if（key_bit&0x01）//如果已经延时了
{
key_bit&=~0x01;//清延时标志
key_bit|=0x02;//置位按键已处理标志
//uart_trx[uart_rx]=key_bit;//把标志变量功过串口传出来
//uart_rx++;
//uart_rx&=0x3f;
//uart_trx[uart_rx]=key_data;//把按键值通过串口传出来
//uart_rx++;
//uart_rx&=0x3f;
switch（key_data）
{
case0x7E:
key1（）;break;//调用key1（）函数
case0x7D:
key2（）;break;//调用key2（）函数
case0x7B:
key3（）;break;//调用key3（）函数
case0x77:
key4（）;break;//调用key4（）函数
case0x6F:
key5（）;break;//调用key5（）函数
case0x5F:
key6（）;break;//调用key6（）函数
case0x3F:
key7（）;break;//调用key7（）函数
}
}
else//如果没有延时
{
key_bit|=0x04;//置位要延时标志
}
}
}
else//如果没有键按下，执行else
{
key_bit&=~0x07;//清所有的标志位
//LED2OFF（）;//无键按下LED灭。
}
}
在系统定时器中断中，加入相应的防抖程序代码，具体如下：
if（key_bit&0x04）//如果允许延时标志被置位的话
{
if（key_bit&0x80）//加入这个判断，只有当两次进入中断后才置位延时标志
{
key_bit|=0x01;//置位延时标志，表明经过延时
key_bit&=~0x04;//清允许延时标志位置位标志位
}
else//如果第7位没有置位，说明是第一次进入中断
{
key_bit|=0x80;//第一次进入时，把key_bit第7位置位。
}
}
在上面的程序中，加入了调试指示灯和中间变量输出部分。
里面有个非常关键的标志变量key_bit，在这个标志变量中，包含着许多信息，充分利用对不同位的判断来解析这些信息，为程序服务。
5.4.4编译下载和调试
通过Project\RebuildAll命令进行编译。
编译通过后，在其工程文件夹下Debug\Exe目录下有一个.HEX后缀的文件，此为可执行文件，使用ST提供的下载工具，以ISP方式把程序下载到芯片中。
复位系统，可以看到LED8每秒钟闪烁一次。
打开串口调试助手，可以看到，PC机发送什么数据，串口也能接收到相同的数据。
同时按K1键LED1灯跳变一次，同时串口有0X31数据输出（如果是ASC码方式，则输出为1），按其他键，则对应的LED等跳变，串口有相应的数据输出。
那么这个比较复杂的程序是不是一气写成的呢，答案是否定的。
下面把我写这个程序的过程向大家介绍一下。
把E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\sys_delay文件夹中的工程，复制到E:
\OpenM3V开发板测试程序\SysTick\key_usart文件夹中，下载到实验板中，灯是否闪烁，串口是否有数据输出。
由于需要用串口传出数据，所以串口功能的完善是必须保证的。
首先实现第一步目标是，有键按下时，LED1灯亮，松开时LED1灯灭，同时判断按键处理位，如果没有被处理，则让LED2跳转一次，并置位按键处理标志位。
这样只要按键被处理标志位置位就不会来跳转LED2灯，达到一次按键只处理一次的结果。
具体程序如下：
key_data=GPIO_ReadInputData（GPIOE）;//读取PE输入端口值
key_data&=0x7f
if（key_data<0x7F）//如果小于0X7F，说明有按键按下
{
LED1ON（）;//LED1灯亮
if（!
（key_bit&0x02））//如果按键没有被处理
{
LED2B（）;//跳转LED2灯
key_bit|=0x02;//置按键处理标志
}
}
else
{
LED1OFF（）;//LED1灯灭
}
编译下载后，发现按下键后LED1灯亮，松手后就灭。
但不论按多少次，LED2灯就翻转一次。
程序哪里出问题了，很显然，程序没有执行if（!
（key_bit&0x02））语句下的内容，在这条语句前加上串口输出部分，把key_bit的值传出来看看，是什么内容。
加上以下语句。
uart_trx[uart_rx]=key_bit;//把数据写入串口队列中
uart_rx++;
uart_rx&=0x3f;
编译下载，打开串口调试软件，设置成38400，8，N，1，16进制显示，清空接收区域。
连接好串口线，打开实验板电源，按下任一键，可以看到串口出来一大串数据，LED1灯亮，LED2灯跳转一次，松开按键，LED1灯灭，串口也没有数据输出，在串口调试软件接收区，发现满篇都是0X02,我们找到数据头，发现第一个数据是0x00。
扫描多少次键盘，就有多少个串口数据输出。
我们把PC机上的串口调试软件的接收区域清零，然后再按一下任意键，当然LED1灯会亮，松手就灭，可LED2灯不跳转。
我们来看看输出的数据，全为0X02，找到第一个，也是0X02。
也就是说，在这次扫描过程中，按键程序把这次按下的键当作已经处理过。
问题出在哪，出在当松按键时，我们没有及时的清零按键处理标志位。
在else语句中加上以下这句就行了。
key_bit&=~0x02;//清零按键处理标志
编译下载，上面的BUG没有了，程序能按照我们设想去运行了。
在这里我们充分的利用了LED指示灯和中间变量的输出，来分析程序问题。
当然用仿真器单步或断点也会很快找出问题，只是仿真器调试的速度不一定有这里所介绍方法快。
首先我们使用LED2后，可以发现问题，同时可以判断程序错在哪，找出问题在哪，这就解决了一半的问题。
接下来，加入按键的延时防抖部分，思路是，利用系统定时器溢出间隔中断来延时防抖，这样就提高了程序的运行效率，不会在按键程序中死等20MS。
怎样才能很好的利用这个系统定时器来延时呢，如果只是简单在系统定时器中断中置位延时标志位的话，就没有任何意义。
必须得有一个标志位，来允许置延时标志。
第一次扫描到有按键按下时，延时标志肯定为空，那么我们在此置位一个标志位，来允许系统定时器中置位延时标志，这样就解决了这个问题。
软件的逻辑结构是：
如果没有延时，则置位允许延时标志置位标志（这句话有点拗口）。
可以这样理解，首先是置位标志位，那么这个标志位是干什么的呢，如果它置位的话，在系统定时器溢出中断中，就可以置位延时标志位，有点向指向指针的指针的意识。
如果已经延时，处理按键值。
下面这段程序加入了对延时标志判断的处理
if（!
（key_bit&0x02））//如果按键没有被处理
{
if（key_bit&0x01）//如果已经延时了
{
key_bit&=~0x01;//清延时标志位
LED2B（）;//跳转LED2灯
key_bit|=0x02;//置按键处理标志
}
else//如果没有被延时
{
key_bit|=0x04;//置位允许延时标志位置位标志位
}
}
系统定时器中断函数中加入这句话就行
if（key_bit&0x04）
{
key_bit|=0x01;//置位延时标志，表明经过延时
key_bit&=~0x04;//清允
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