【飛控開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)2】開(kāi)源編隊(duì)無(wú)人機(jī)-定時(shí)器（LED 航情燈、指示燈閃爍）

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——瘋殼·無(wú)人機(jī)·系列

定時(shí)器（LED 航情燈、指示燈閃爍）

圖1

一、定時(shí)器簡(jiǎn)介
  定時(shí)器具有定時(shí)功能，類似于生活中的“鬧鐘”，可以用定時(shí)器產(chǎn)生精確的定時(shí)時(shí)間，用來(lái)延時(shí)或者處理一些實(shí)時(shí)事件。
  STM32 系列的定時(shí)器分為基本定時(shí)器、通用定時(shí)器、高級(jí)控制定時(shí)器。后者包括前者的全部功能。通常地，STM32 高級(jí)定時(shí)器是 TIM1、TIM8，通用定時(shí)器是 TIM2、TIM3、TIM4、TIM5，基本定時(shí)器是 TIM6、TIM7。
  而飛控的主核心 STM32F103CBT6 則有 4 路 16 位定時(shí)器分別是高級(jí)定時(shí)器TIM1、通用定時(shí)器 TIM2、TIM3 以及 TIM4。

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


圖2
  TIM_CR1 寄存器主要配置定時(shí)器的循環(huán)計(jì)數(shù)、使能等操作，例如 CEN 位為1 是使能計(jì)數(shù)，為 0 是關(guān)閉計(jì)數(shù)。
  （2）TIMx_DIER： 定時(shí)器中斷使能寄存器， 最低位控制事件更新中斷的開(kāi)關(guān)， 如下圖所示：


圖3
  該寄存的主要功能是配置定時(shí)器是定時(shí)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(shí)關(guān)閉中斷。
  TIMx_PSC：定時(shí)器時(shí)鐘分頻寄存器,如下圖所示：


圖4
  該寄存器負(fù)責(zé)把定時(shí)器時(shí)鐘分頻之后，再輸出給計(jì)數(shù)器，PSC[15:0]為分頻系數(shù)。
  （4）TIMx_ARR：定時(shí)器自動(dòng)重裝載寄存器，如下圖所示：


圖5
  ARR[15:0]為自動(dòng)重裝載值，當(dāng)定時(shí)器采用向上計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)值等于 ARR 時(shí)， 產(chǎn)生一個(gè)更新事件；當(dāng)定時(shí)器采用向下計(jì)數(shù)時(shí)，最開(kāi)始將 ARR 的值賦給計(jì)數(shù)值， 計(jì)數(shù)值向下累減為 0 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)更新事件，再次將 ARR 的值賦給計(jì)數(shù)值，進(jìn)行新一輪的向下計(jì)數(shù)。
  （5）TIMx_SR： 狀態(tài)寄存器，標(biāo)記當(dāng)前與定時(shí)器相關(guān)的各種事件/中斷是否發(fā)生，我們只用到最低位表示事件更新中斷的標(biāo)志位，如下圖所示：


圖6
  該寄存器主要用于查看定時(shí)器的更新中斷標(biāo)志位，當(dāng)計(jì)數(shù)發(fā)生上溢或者下溢時(shí)，UIF 位將被置 1，標(biāo)志一次計(jì)數(shù)完成。


三、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
  本節(jié)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是主要是針對(duì)GPIO 中的周期性點(diǎn)亮無(wú)人機(jī)的航情燈以及信號(hào)燈，對(duì)其進(jìn)行變形，使用通用定時(shí)器 TIM3 精確定時(shí)周期性點(diǎn)亮及關(guān)閉無(wú)人機(jī)的航情燈以及信號(hào)燈。
  同樣也是查看原理圖可以得知無(wú)人機(jī)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(jī)的PA8 上；兩個(gè)信號(hào)燈分別接在了 PC13 和PC14 上。


圖7


圖8


圖9
  關(guān)于 GPIO 這部分的驅(qū)動(dòng)代碼可以沿襲保留，不同的是需要加入定時(shí)器的初始化以及配置定時(shí)器中斷，編寫(xiě)代碼的思路如下表所示。



圖10
  按照代碼思路，編寫(xiě)代碼（通過(guò)調(diào)用官方庫(kù)）如下圖所示為 GPIO 相關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼：



圖11


圖12
  完成配置 GPIO 后，便是對(duì)定時(shí)器進(jìn)行配置，我們的 STM32 是外接了 8MHz的晶振的，主頻是 72MHz 先來(lái)看一下時(shí)鐘樹(shù)圖，如下圖所示。


圖13
  定時(shí)器是掛載在 APB1 時(shí)鐘總線下的（從手冊(cè)可知），從時(shí)鐘樹(shù)圖中可知APB1 用于定時(shí)器的時(shí)鐘頻率在未分頻的是情況下 72MHz，根據(jù)定時(shí)器時(shí)鐘分頻寄存器（TIMx_PSC）以及定時(shí)器自動(dòng)重裝載寄存器（TIMx_ARR）之間的關(guān)系， 可以得出，定時(shí)時(shí)間：
Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft        s
  其中 Tout 為定時(shí)時(shí)間單位為 s，arr 為自動(dòng)重裝載寄存器的初值，psc 為分頻系數(shù)，F(xiàn)t 為 APB 的主頻，也就是 72MHz。那么要定時(shí) 1s 則只需要把 arr 設(shè)置為載值 9999，psc 設(shè)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(shí)器初始化代碼如下圖所示。


圖14


圖15
  配置完成后便會(huì) 1s 周期進(jìn)入一次定時(shí)器中斷，在定時(shí)器中斷里對(duì)無(wú)人機(jī)的航情燈以及指示燈的 GPIO 端口進(jìn)行翻轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)，周期性點(diǎn)亮，代碼如下圖所示。


圖16
  寫(xiě)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(gè)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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