RISC-V MCU应用教程之定时器中断

简介

CH32V103系列是以青稞V3A处理器为核心的32位通用MCU，该处理器是基于RISC-V开源指令集设计。片上集成了时钟安全机制、多级电源管理、通用DMA控制器。此系列具有1路USB2.0主机/设备接口、多通道12位ADC转换模块、多通道TouchKey、多组定时器、多路IIC/USART/SPI接口等丰富的外设资源。

 

本章教程通过CH32V103开发板板载两个LED灯显示程序运行状态，具体情况如下：

（1）串口调式助手大约每隔500ms打印一次”Enter interrupt“；

（2）开发板上LED1与LED2不停闪烁，其中，LED1闪烁较快，大约为100ms一次；LED2闪烁较慢，大约为500ms闪烁一次。

1、TIM简介及相关函数介绍

CH32V103定时器包含1个高级16位定时器、3个通用16位定时器，以及2个看门狗定时器和1个系统时基定时器。

高级控制定时器(TIM1)是一个 16 位的自动装载计数器，具有可编程的预分频器。除了完整的通用定时器功能外， 可以被看成是分配到 6 个通道的三相 PWM 发生器， 具有带死区插入的互补 PWM 输出功能，允许在指定数目的计数器周期之后更新定时器进行重复计数周期，刹车功能等。高级控制定时器的很多功能都与通用定时器相同，内部结构也相同，因此高级控制定时器可以通过定时器链接功能与 TIM 定时器协同操作，提供同步或事件链接功能。

通用定时器（TIM2、TIM3和TIM4），其可同步运行，每个定时器都有一个 16 位的自动装载递加/递减计数器、一个可编程的 16 位预分频器和 4 个独立的通道，每个通道都可用于输入捕获、输出比较、 PWM 生成和单脉冲模式输出。其能通过定时器链接功能与高级控制定时器共同工作，提供同步或事件链接功能。在调试模式下，计数器可以被冻结，同时 PWM 输出被禁止，从而切断由这些输出所控制的开关。 任意通用定时器都能用于产生 PWM 输出。每个定时器都有独立的 DMA 请求机制。这些定时器还能够处理增量编码器的信号，也能处理 1 至 3 个霍尔传感器的数字输出。

系统时基定时器（SysTick），这是内核控制器自带的一个定时器，用于产生 SYSTICK 异常，可专用于实时操作系统，为系统提供“心跳”节律，也可当成一个标准的64位递增计数器。以AHB时钟的8分频为基准时钟源。当计数器递增到设置比较值时，产生一个可屏蔽系统中断。关于2个看门狗定时器，在前面教程有过介绍，在此不做过多赘述。

关于CH32V103定时器具体信息及其相关功能和实现等，可参考CH32V103数据手册和应用手册。本章教程主要通过CH32V103通用定时器TIM3编写一个定时器中断程序，并下载到开发板进行验证，程序编写所需相关函数在库函数中进行调用，库函数文件中函数介绍如下：

 

1.1、void TIM_DeInit(TIM_TypeDef* TIMx)

功  能：将TIMx外围寄存器初始化为其默认重置值。

输  入：无

 

1.2、void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

功  能：根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx时基单元外围设备。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TimeBaseInitStruct：指向TIM_TimeBaseInitTypeDef结构的指针。

 

1.3、void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)

功  能：根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化TIMx Channel1。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCInitStruct：指向TIM_OCInitTypeDef结构的指针。

 

1.4、void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)

功  能：根据TIM_ICInitStruct中指定的参数初始化TIM外围设备。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ICInitStruct：指向TIM_ICInitTypeDef结构的指针。

1.5、void TIM_PWMIConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)

功  能：根据TIM结构中的指定参数配置TIM外围设备，以测量外部PWM信号。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ICInitStruct：指向TIM_ICInitTypeDef结构的指针。

 

1.6、void TIM_BDTRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_BDTRInitTypeDef *TIM_BDTRInitStruct)

功  能：配置：中断特性、死区时间、锁定级别、OSSI、OSSR状态和AOE（自动输出启用）。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_BDTRInitStruct：指向TIM_BDTRInitTypeDef结构的指针。

 

1.7、void TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

功  能：用默认值填充每个TIM_TimeBaseInitStruct成员。

输  入：TimeBaseInitStruct：指向TIM_TimeBaseInitTypeDef结构的指针。

 

1.8、void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)

功  能：用默认值填充每个TIM_OCInitStruct成员。

输  入：TIM_OCInitStruct：指向TIM_OCInitTypeDef结构的指针。

 

1.9、void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)

功  能：用其默认值填充每个TIM_ICInitStruct成员。

输  入：TIM_ICInitStruct：指向TIM_ICInitTypeDef结构的指针。

 

1.10、void TIM_BDTRStructInit(TIM_BDTRInitTypeDef* TIM_BDTRInitStruct)

功  能：用默认值填充每个TIM_BDTRInitStruct成员。

输  入：TIM_BDTRInitStruct：指向TIM_BDTRInitTypeDef结构的指针。

 

1.11、void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用指定的TIM外围设备。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.12、void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用TIM外围设备主输出。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.13、void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用指定的TIM中断。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_IT：指定要启用或禁用的TIM中断源；NewState:启用或禁用。

 

1.14、void TIM_GenerateEvent(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EventSource)

功  能：将TIMx外围寄存器初始化为其默认重置值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_EventSource：指定事件源。

 

1.15、void TIM_DMAConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMABase, uint16_t TIM_DMABurstLength)

功  能：配置TIMx的DMA接口。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_DMABase：DMA基址；TIM_DMABurstLength：DMA突发长度。

 

1.16、void TIM_DMACmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMASource, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用TIMx的DMA请求。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_DMASource：指定DMA请求源；NewState:启用或禁用。

 

1.17、void TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx)

功  能：配置TIMx内部时钟。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备。

 

1.18、void TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource)

功  能：将TIMx内部触发器配置为外部时钟。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_InputTriggerSource：触发源。

 

1.19、void TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter)

功  能：将TIMx触发器配置为外部时钟。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_TIxExternalCLKSource: 触发器源；ICFilter：指定过滤器值。此参数的值必须介于0x0和0xF之间。

 

1.20、void TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter)

功  能：配置外部时钟模式1。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ExtTRGPrescaler：外部触发预分频器；TIM_ExtTRGPolarity：外部触发极性；ExtTRGFilter：外部触发器筛选器。

 

1.21、void TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter)

功  能：配置TIMx外部触发器（ETR）。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ExtTRGPrescaler：外部触发预分频器；TIM_ExtTRGPolarity：外部触发极性；ExtTRGFilter：外部触发器筛选器。

 

1.22、void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode)

功  能：配置TIMx预分频器。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；Prescaler：指定预分频器寄存器值；TIM_PSCReloadMode：指定TIM预分频器重新加载模式。

 

1.23、void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode)

功  能：指定要使用的TIMx计数器模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_CounterMode：指定要使用的计数器模式。

 

1.24、void TIM_SelectInputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource)

功  能：选择输入触发源。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_InputTriggerSource:输入触发源。

 

1.25、void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity)

功  能：配置TIMx编码器接口。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_EncoderMode：指定TIMx编码器模式；TIM_IC1Polarity：指定IC1极性；TIM_IC2Polarity：指定IC2极性。

 

1.26、void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction)

功  能：强制TIMx输出1波形为激活或非激活电平。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ForcedAction：指定要设置为输出波形的强制操作。

 

1.27、void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：在ARR上启用或禁用TIMx外设预加载寄存器。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.28、void TIM_SelectCOM(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：选择TIM外围换向事件。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.29、void TIM_SelectCCDMA(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：选择TIMx外围捕获比较DMA源。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.30、void TIM_CCPreloadControl(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：设置或重置TIM外围捕获比较预加载控制位。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.31、void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload)

功  能：启用或禁用CCR1上的TIMx外围预加载寄存器。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCPreload：TIMx外围预加载寄存器的新状态。

 

1.32、void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast)

功  能：配置TIMx输出比较1快速功能。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCFast：输出比较快速启用位的新状态。

 

1.33、void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear)

功  能：清除或保护外部事件上的OCREF1信号。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCClear：输出比较清除启用位的新状态。

 

1.34、void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity)

功  能：配置TIMx通道1极性。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCPolarity：指定OC1极性。

 

1.35、void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity)

功  能：配置TIMx通道1极性。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OCNPolarity：指定OC1N极性。

 

1.36、void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx)

功  能：启用或禁用TIM捕获比较通道x。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_Channel：指定TIM通道；TIM_CCx：指定TIM信道CCxE位的新状态。

 

1.37、void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN)

功  能：启用或禁用TIM捕获比较通道xN。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_Channel：指定TIM通道；TIM_CCxN：指定TIM信道CCxNE位的新状态。

 

1.38、void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode)

功  能：选择TIM输出比较模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_Channel：指定TIM通道；TIM_OCMODE：指定TIM输出比较模式。

 

1.39、void TIM_UpdateDisableConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用TIMx更新事件。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.40、void TIM_UpdateRequestConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_UpdateSource)

功  能：配置TIMx更新请求中断源。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_UpdateSource：指定更新源。

 

1.41、void TIM_SelectHallSensor(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

功  能：启用或禁用TIMx的霍尔传感器接口。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；NewState:启用或禁用。

 

1.42、void TIM_SelectOnePulseMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OPMode)

功  能：选择TIMx的单脉冲模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_OPMode：指定要使用的OPM模式。

 

1.43、void TIM_SelectOutputTrigger(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TRGOSource)

功  能：选择TIMx触发器输出模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_TRGOSource：指定触发器输出源。

 

1.44、void TIM_SelectSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_SlaveMode)

功  能：选择TIMx从机模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_SlaveMode：指定定时器从模式。

 

1.45、void TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_MasterSlaveMode)

功  能：设置或重置TIMx主/从模式。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_MasterSlaveMode：指定定时器主从模式。

 

1.46、void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter)

功  能：设置TIMx计数器寄存器值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；Counter：指定计数器寄存器的新值。

 

1.47、void TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload)

功  能：设置TIMx自动重新加载寄存器值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；Autoreload：指定Autoreload寄存器的新值。

 

1.48、void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1)

功  能：设置TIMx捕获比较1寄存器值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；Compare1：指定捕获Compare1寄存器的新值。

 

1.49、void TIM_SetIC1Prescaler(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPSC)

功  能：设置TIMx输入捕捉1预分频器。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ICPSC：指定输入Capture1预分频器的新值。

 

1.50、void TIM_SetClockDivision(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CKD)

功  能：设置TIMx时钟刻度值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_CKD：指定时钟分频值。

 

1.51、uint16_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx)

功  能：获取TIMx输入捕获1的值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备。

 

1.52、uint16_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx)

功  能：获取TIMx计数器值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备。

 

1.53、uint16_t TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx)

功  能：获取TIMx预分频器值。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备。

 

1.54、FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG)

功  能：检查是否设置了指定的TIM标志。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_FLAG：指定要检查的标志。

 

1.55、void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG)

功  能：清除TIMx的挂起标志。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_FLAG：指定要清除的标志位。

 

1.56、ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

功  能：检查TIM中断是否发生。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_IT：指定要检查的TIM中断源。

 

1.57、void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

功  能：清除TIMx的中断挂起的位。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_IT：指定要清除的挂起位。

 

1.58、static void TI1_Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t TIM_ICSelection,uint16_t TIM_ICFilter)

功  能：将TI1配置为输入。

输  入：TIMx：其中x可以是1到4来选择TIM外围设备；TIM_ICPolarity：输入极性；TIM_ICSelection：指定要使用的输入；TIM_ICFilter：指定输入捕获筛选器。

 

以上函数均为库函数内部函数，在进行使用时只需在程序中进行调用即可。

 

2、硬件设计

本章教程通过定时器中断控制LED灯闪烁，其中，定时器为CH32V103内部资源，无需进行硬件设计，只需进行LED连接即可，LED与GPIO引脚连接方式如下：

LED1与PA0连接；

LED2与PA1连接。

 

3、软件设计

本章教程主要通过定时器中断控制LED灯闪烁，其中，led.c文件与led.h文件前面GPIO教程中已讲解，在此不再介绍，本章主要介绍time.h文件、time.c文件以及main.c文件，具体程序如下：

time.h文件

 

time.h文件主要是定时器初始化配置函数的声明。

time.c文件

 

 

4、下载验证

将编译好的程序下载到开发板并复位，可以看到开发板两个LED灯闪烁，其中，LED1闪烁较快，LED2闪烁较慢。同时，串口调试助手打印显示：Enter interrupt，表示程序进入中断，大约500ms打印一次。串口调试助手打印显示如下：