第34章 高级定时器-DMA控制实验
第三十四章 高级定时器-DMA控制实验
1. 硬件设计
TIM和DMA均输入内部资源，无需硬件设计，还使用了按键，已经分析过了
2. 软件设计
- 高级定时器及通道宏定义
// 定时器
#define ADVANCE_TIM TIM1
#define ADVANCE_TIM_CLK RCC_APB2Periph_TIM1
// TIM1 输出比较通道
#define ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define ADVANCE_TIM_CH1_PORT GPIOA
#define ADVANCE_TIM_CH1_PIN GPIO_Pin_8
宏定义使用的定时器还有输出通道
- DMA相关参数宏定义
// DMA配置
#define TIM_DMA_ADDRESS TIM1_BASE+0x34
#define TIM_DMA_BUFSIZE 3
#define TIM_DMA_CLK RCC_AHBPeriph_DMA1
#define TIM_DMA_STREAM DMA1_Channel2
TIM_DMA_ADDRESS：
- 这个宏定义了定时器的寄存器地址，通常用于配置DMA的外设寄存器地址。
TIM1_BASE是定时器1的基地址，0x34是CCR寄存器的偏移量。此寄存器用于存储PWM的比较值。
TIM_DMA_BUFSIZE：
- 定义了DMA缓冲区的大小，这里是3。意味着你将配置一个可以存储3个数据值的缓冲区。
TIM_DMA_CLK：
- 使能DMA1时钟的宏定义。
RCC_AHBPeriph_DMA1表示DMA1的时钟源。
TIM_DMA_STREAM：
-
选择DMA通道，
DMA1_Channel2是DMA1的第2通道，通常用于TIM1的输出比较。 -
高级定时器初始化
// 高级定时器GPIO初始化
static void TIMx_GPIO_Config(void)
{
// 定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
// 开启定时器相关的GPIO外设时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CH1_GPIO_CLK, ENABLE);
// 定时器功能引脚初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADVANCE_TIM_CH1_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(ADVANCE_TIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure);
- DMA初始化
// DMA初始化
// DMA时钟使能
RCC_AHBPeriphClockCmd(TIM_DMA_CLK, ENABLE);
DMA_DeInit(TIM_DMA_STREAM);
// 设置DMA源地址：TIM的CCR寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(TIM_DMA_ADDRESS) ;
// 内存地址(要传输的变量的指针)
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)aSRC_Buffer;
// 方向：从内存到外设
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
// 传输数目
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TIM_DMA_BUFSIZE; // 3
// 外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
// 内存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
// 外设数据单位
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
// 内存数据单位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
// DMA模式，一次或者循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
// 优先级：中
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
// 禁止内存到内存的传输
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable ;
// 配置DMA通道
DMA_Init(TIM_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
}
- 高级定时器模式配置
static void TIM_Mode_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 开启TIMx_CLK,x[1,8]
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CLK, ENABLE);
/* 累计 TIM_Period个后产生一个更新或者中断*/
//当定时器从0计数到1023，即为1024次，为一个定时周期
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1024-1;
// 高级控制定时器时钟源TIMxCLK = HCLK=72MHz
// 设定定时器频率为=TIMxCLK/(TIM_Prescaler+1)=100000Hz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7200-1;
// 采样时钟分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 计数方式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 重复计数器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
// 初始化定时器TIMx, x[1,8]
TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
/*PWM模式配置*/
// 配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
// 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
// 输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;
// 使能通道1
TIM_OC1Init(ADVANCE_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(ADVANCE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 使能定时器
TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE);
// 使能DMA
DMA_Cmd(TIM_DMA_STREAM, ENABLE);
// TIM-DMA使能
TIM_DMACmd(ADVANCE_TIM, TIM_DMA_CC1, ENABLE);
// 主动输出使能
TIM_CtrlPWMOutputs(ADVANCE_TIM, ENABLE);
}
该高级定时器涉及了DMA协助，我们有必要详解一下：
- 开启定时器时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(ADVANCE_TIM_CLK, ENABLE);
使能定时器的时钟。这里 ADVANCE_TIM_CLK 是定时器的时钟源，具体值依赖于使用的定时器。
- 定时器时间基数配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1024 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_Period = 1023：定时器计数从 0 到 1023，总计 1024 个计数周期。TIM_Prescaler = 7199：定时器的时钟频率由TIMxCLK除以 7200 得到。这设置了定时器的频率为 100 kHz（72 MHz / (7200)）。TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1：设置时钟分频系数。TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up：定时器向上计数。TIM_RepetitionCounter = 0：重复计数器用于高级定时器。
- PWM模式配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;
TIM_OC1Init(ADVANCE_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(ADVANCE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1：配置PWM模式1。TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable：使能输出。TIM_Pulse = 0：设置PWM信号的初始占空比为0。TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High：PWM信号的极性为高。TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set：定时器在空闲状态下输出为低电平。TIM_OC1Init和TIM_OC1PreloadConfig：初始化并启用通道1的预装载功能，以实现PWM输出。
- 使能定时器和DMA
TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE);
DMA_Cmd(TIM_DMA_STREAM, ENABLE);
TIM_DMACmd(ADVANCE_TIM, TIM_DMA_CC1, ENABLE);
TIM_CtrlPWMOutputs(ADVANCE_TIM, ENABLE);
-
TIM_Cmd：使能定时器。 -
DMA_Cmd：使能DMA流。 -
TIM_DMACmd：使能定时器与DMA的通道1之间的DMA请求。 -
TIM_CtrlPWMOutputs：使能定时器的主PWM输出，使PWM信号可以输出到外部引脚。 -
主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "./tim/bsp_advance_tim.h"
#include "./key/bsp_key.h"
extern uint16_t aSRC_Buffer[3];
int main(void)
{
Key_GPIO_Config();
//初始化高级控制定时器，设置PWM模式
TIMx_Configuration();
while(1)
{
// 扫描KEY1
if(Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PIN) == KEY_ON) // 按键1按下
{
aSRC_Buffer[0] = 1000;
aSRC_Buffer[1] = 1000;
aSRC_Buffer[2] = 100;
}
// 扫描KEY2
if(Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_GPIO_PIN) == KEY_ON) // 按键2按下
{
aSRC_Buffer[0] = 300;
aSRC_Buffer[1] = 300;
aSRC_Buffer[2] = 100;
}
}
}
检查按键按下后，修改数组的值，从而改变PWM波形
3. 小结
实验目标
- 配置高级定时器生成PWM信号。
- 使用DMA来自动更新PWM的占空比。
- 按下不同的按键来改变PWM信号的占空比。
硬件要求
- STM32微控制器（例如STM32F4系列）。
- 两个按键，连接到GPIO端口。
- 一个LED或示波器，连接到PWM输出引脚以观察PWM信号。
实验步骤
1. 系统时钟配置
确保系统时钟配置正确，以提供足够的时钟给定时器和DMA。
2. GPIO配置
配置用于PWM输出的GPIO引脚及按键引脚。
3. 定时器配置
配置高级定时器以生成PWM信号。
4. DMA配置
配置DMA以在定时器更新事件时自动更新PWM的占空比。
5. 按键扫描
配置GPIO扫描按键状态，并根据按键状态改变PWM波形。
6. 主程序
实现主程序逻辑，管理按键输入和PWM波形更新。
代码示例
以下代码示例基于STM32F4系列微控制器，使用HAL库（硬件抽象层）来配置硬件资源。根据你的具体微控制器型号和开发环境，你可能需要调整代码。
#include "stm32f4xx_hal.h"
// 定义按键状态
#define KEY1_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY1_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define KEY2_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY2_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
// 定义PWM占空比数组
uint16_t aSRC_Buffer[3] = {1000, 1000, 100};
// 函数声明
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_TIM1_Init(void);
static void MX_NVIC_Init(void);
// 定时器和DMA句柄
TIM_HandleTypeDef htim1;
DMA_HandleTypeDef hdma_tim1_up;
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_TIM1_Init();
MX_NVIC_Init();
// 启动定时器和DMA
HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1, TIM_CHANNEL_1, (uint32_t*)aSRC_Buffer, 3);
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_SET)
{
// 按下按键1
aSRC_Buffer[0] = 1000;
aSRC_Buffer[1] = 1000;
aSRC_Buffer[2] = 100;
}
else if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_PORT, KEY2_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_SET)
{
// 按下按键2
aSRC_Buffer[0] = 300;
aSRC_Buffer[1] = 300;
aSRC_Buffer[2] = 100;
}
HAL_Delay(100); // 延时去抖动和减少CPU占用
}
}
// 定时器1初始化函数
static void MX_TIM1_Init(void)
{
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
htim1.Instance = TIM1;
htim1.Init.Prescaler = 8399; // 根据时钟频率调整
htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period = 9999; // 根据PWM频率调整
htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
}
// DMA初始化函数
static void MX_DMA_Init(void)
{
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
hdma_tim1_up.Instance = DMA2_Stream5;
hdma_tim1_up.Init.Channel = DMA_CHANNEL_6;
hdma_tim1_up.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
hdma_tim1_up.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
hdma_tim1_up.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
hdma_tim1_up.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
hdma_tim1_up.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
hdma_tim1_up.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
hdma_tim1_up.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
hdma_tim1_up.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
HAL_DMA_Init(&hdma_tim1_up);
__HAL_LINKDMA(&htim1, hdma[TIM_DMA_ID_UPDATE], hdma_tim1_up);
}
// GPIO初始化函数
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1; // 配置按键引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 配置PWM输出引脚
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8; // 根据你的引脚配置
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
// NVIC初始化函数
static void MX_NVIC_Init(void)
{
HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream5_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream5_IRQn);
}
// 时钟配置函数
void SystemClock_Config(void)
{
// 根据你的系统时钟设置代码
}
// DMA中断处理函数
void DMA2_Stream5_IRQHandler(void)
{
HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_tim1_up);
}
代码解释
-
MX_TIM1_Init: 初始化定时器1为PWM模式，设置PWM周期和初始占空比。 -
MX_DMA_Init: 初始化DMA，设置内存到外设传输模式，配置为循环模式。 -
MX_GPIO_Init: 配置GPIO引脚用于按键输入和PWM输出。 -
main函数: 启动PWM和DMA，监控按键状态，并根据按键输入改变PWM占空比。每次修改aSRC_Buffer后，DMA会自动更新PWM信号。 -
SystemClock_Config: 配置系统时钟，根据你的实际硬件和时钟频率进行设置。
2024.9.14 第一次修订，后期不再维护
