【飛控開發基礎2】開源編隊無人機-定時器（LED 航情燈、指示燈閃爍）

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——瘋殼·無人機·系列

定時器（LED 航情燈、指示燈閃爍）

圖1

一、定時器簡介
  定時器具有定時功能，類似于生活中的“鬧鐘”，可以用定時器產生精確的定時時間，用來延時或者處理一些實時事件。
  STM32 系列的定時器分為基本定時器、通用定時器、高級控制定時器。后者包括前者的全部功能。通常地，STM32 高級定時器是 TIM1、TIM8，通用定時器是 TIM2、TIM3、TIM4、TIM5，基本定時器是 TIM6、TIM7。
  而飛控的主核心 STM32F103CBT6 則有 4 路 16 位定時器分別是高級定時器TIM1、通用定時器 TIM2、TIM3 以及 TIM4。

二、定時器寄存器
  STM32F103 定時器相關的寄存器眾多，這里只講解重要的幾個寄存器。
  （1）TIMx_CR1：使能寄存器，最低位控制寄存器的開關，如下圖所示：


圖2
  TIM_CR1 寄存器主要配置定時器的循環計數、使能等操作，例如 CEN 位為1 是使能計數，為 0 是關閉計數。
  （2）TIMx_DIER： 定時器中斷使能寄存器， 最低位控制事件更新中斷的開關， 如下圖所示：


圖3
  該寄存的主要功能是配置定時器是定時器的中斷使能位，主要使用的是 UIE位，UIE 為 1 是使能中斷，為 0 時關閉中斷。
  TIMx_PSC：定時器時鐘分頻寄存器,如下圖所示：


圖4
  該寄存器負責把定時器時鐘分頻之后，再輸出給計數器，PSC[15:0]為分頻系數。
  （4）TIMx_ARR：定時器自動重裝載寄存器，如下圖所示：


圖5
  ARR[15:0]為自動重裝載值，當定時器采用向上計數時，計數值等于 ARR 時， 產生一個更新事件；當定時器采用向下計數時，最開始將 ARR 的值賦給計數值， 計數值向下累減為 0 時，產生一個更新事件，再次將 ARR 的值賦給計數值，進行新一輪的向下計數。
  （5）TIMx_SR： 狀態寄存器，標記當前與定時器相關的各種事件/中斷是否發生，我們只用到最低位表示事件更新中斷的標志位，如下圖所示：


圖6
  該寄存器主要用于查看定時器的更新中斷標志位，當計數發生上溢或者下溢時，UIF 位將被置 1，標志一次計數完成。


三、定時器實驗
  本節實驗的內容是主要是針對GPIO 中的周期性點亮無人機的航情燈以及信號燈，對其進行變形，使用通用定時器 TIM3 精確定時周期性點亮及關閉無人機的航情燈以及信號燈。
  同樣也是查看原理圖可以得知無人機的航情燈同一接在NPN 三極管Q1 上， 而三極管的基極又接在了單片機的PA8 上；兩個信號燈分別接在了 PC13 和PC14 上。


圖7


圖8


圖9
  關于 GPIO 這部分的驅動代碼可以沿襲保留，不同的是需要加入定時器的初始化以及配置定時器中斷，編寫代碼的思路如下表所示。



圖10
  按照代碼思路，編寫代碼（通過調用官方庫）如下圖所示為 GPIO 相關驅動代碼：



圖11


圖12
  完成配置 GPIO 后，便是對定時器進行配置，我們的 STM32 是外接了 8MHz的晶振的，主頻是 72MHz 先來看一下時鐘樹圖，如下圖所示。


圖13
  定時器是掛載在 APB1 時鐘總線下的（從手冊可知），從時鐘樹圖中可知APB1 用于定時器的時鐘頻率在未分頻的是情況下 72MHz，根據定時器時鐘分頻寄存器（TIMx_PSC）以及定時器自動重裝載寄存器（TIMx_ARR）之間的關系， 可以得出，定時時間：
Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft        s
  其中 Tout 為定時時間單位為 s，arr 為自動重裝載寄存器的初值，psc 為分頻系數，Ft 為 APB 的主頻，也就是 72MHz。那么要定時 1s 則只需要把 arr 設置為載值 9999，psc 設置為 7199 即可，即：
Tout=((9999+1)*(7199+1))/72000000
=10000*7200/72000000
=72000000/72000000
=1s
  所以可以得到定時器初始化代碼如下圖所示。


圖14


圖15
  配置完成后便會 1s 周期進入一次定時器中斷，在定時器中斷里對無人機的航情燈以及指示燈的 GPIO 端口進行翻轉即可實現，周期性點亮，代碼如下圖所示。


圖16
  寫好代碼后保存、編譯、下載，然后就可以看到飛控的 LED 指示燈以及四個螺旋槳下面的航情燈周期 1S 閃爍，如下圖所示。


圖17



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2022-7-14 10:55 上傳

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