【疯壳·无人机教程9】开源编队无人机-定时器（LED 航情灯、指示灯闪烁）

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——疯壳·无人机·系列

定时器（LED 航情灯、指示灯闪烁）

' v- ]  H# R7 f* d2 E" e
图1

% k4 U5 E& v' {: }% @" K: m一、定时器简介
  定时器具有定时功能，类似于生活中的“闹钟”，可以用定时器产生精确的定时时间，用来延时或者处理一些实时事件。
  STM32 系列的定时器分为基本定时器、通用定时器、高级控制定时器。后者包括前者的全部功能。通常地，STM32 高级定时器是 TIM1、TIM8，通用定时器是 TIM2、TIM3、TIM4、TIM5，基本定时器是 TIM6、TIM7。
1 u# y/ ~) G2 I$ Z( D  而飞控的主核心 STM32F103CBT6 则有 4 路 16 位定时器分别是高级定时器TIM1、通用定时器 TIM2、TIM3 以及 TIM4。

二、定时器寄存器
  STM32F103 定时器相关的寄存器众多，这里只讲解重要的几个寄存器。
  （1）TIMx_CR1：使能寄存器，最低位控制寄存器的开关，如下图所示：


图2
  TIM_CR1 寄存器主要配置定时器的循环计数、使能等操作，例如 CEN 位为1 是使能计数，为 0 是关闭计数。
  （2）TIMx_DIER： 定时器中断使能寄存器， 最低位控制事件更新中断的开关， 如下图所示：


图3
# E6 B: ?9 y% o, P# R  K  该寄存的主要功能是配置定时器是定时器的中断使能位，主要使用的是 UIE位，UIE 为 1 是使能中断，为 0 时关闭中断。
6 l* E# B2 V- u' T) E. c. u' _; B  TIMx_PSC：定时器时钟分频寄存器,如下图所示：
4 B$ g1 f( b! Y4 D" C
2 S  k; g* l3 M' \4 m
图4
  该寄存器负责把定时器时钟分频之后，再输出给计数器，PSC[15:0]为分频系数。
: X& \0 Z) o4 V4 n! X: y  （4）TIMx_ARR：定时器自动重装载寄存器，如下图所示：


3 s0 {2 S6 a' C+ r; e图5
  ARR[15:0]为自动重装载值，当定时器采用向上计数时，计数值等于 ARR 时， 产生一个更新事件；当定时器采用向下计数时，最开始将 ARR 的值赋给计数值， 计数值向下累减为 0 时，产生一个更新事件，再次将 ARR 的值赋给计数值，进行新一轮的向下计数。
% K3 W: N8 a7 J* x" @# s$ Y( o7 Y  （5）TIMx_SR： 状态寄存器，标记当前与定时器相关的各种事件/中断是否发生，我们只用到最低位表示事件更新中断的标志位，如下图所示：

  o0 {% U& p5 Y1 P( ]+ c# l. f3 G- n
图6
4 g! h; m+ F8 K% u; C& m  H  该寄存器主要用于查看定时器的更新中断标志位，当计数发生上溢或者下溢时，UIF 位将被置 1，标志一次计数完成。


三、定时器实验
  本节实验的内容是主要是针对GPIO 中的周期性点亮无人机的航情灯以及信号灯，对其进行变形，使用通用定时器 TIM3 精确定时周期性点亮及关闭无人机的航情灯以及信号灯。
& W  v6 z, E1 I7 A' f$ X: R3 v1 h/ i  同样也是查看原理图可以得知无人机的航情灯同一接在NPN 三极管Q1 上， 而三极管的基极又接在了单片机的PA8 上；两个信号灯分别接在了 PC13 和PC14 上。
8 j4 V4 A$ `8 X- L/ e/ C
! W& e6 f. }+ D0 Q4 O+ ~
: a% `1 h" S7 b- @2 D0 I图7


图8
) g6 `, s+ _3 T
: M" H8 V" a# ?/ z2 W8 ^0 Y
' G) A+ C, g( C图9
8 v$ {. M: u# n. ?% h  关于 GPIO 这部分的驱动代码可以沿袭保留，不同的是需要加入定时器的初始化以及配置定时器中断，编写代码的思路如下表所示。
6 g" m# E6 a3 u
( I- N( y" L" {, G  ^/ R+ h

图10
) O/ x& }' g& q3 I  按照代码思路，编写代码（通过调用官方库）如下图所示为 GPIO 相关驱动代码：

5 P; G! l+ `% t5 J3 `

图11
4 ]" G4 ?; @2 h

) b: u, N, G* w4 L* `图12
  完成配置 GPIO 后，便是对定时器进行配置，我们的 STM32 是外接了 8MHz的晶振的，主频是 72MHz 先来看一下时钟树图，如下图所示。


1 U6 _0 e' L9 K" R图13
  定时器是挂载在 APB1 时钟总线下的（从手册可知），从时钟树图中可知APB1 用于定时器的时钟频率在未分频的是情况下 72MHz，根据定时器时钟分频寄存器（TIMx_PSC）以及定时器自动重装载寄存器（TIMx_ARR）之间的关系， 可以得出，定时时间：
Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft        s
  其中 Tout 为定时时间单位为 s，arr 为自动重装载寄存器的初值，psc 为分频系数，Ft 为 APB 的主频，也就是 72MHz。那么要定时 1s 则只需要把 arr 设置为载值 9999，psc 设置为 7199 即可，即：
Tout=((9999+1)*(7199+1))/72000000
0 e/ S* j  L( e' @4 G+ O=10000*7200/72000000
=72000000/72000000
=1s
  所以可以得到定时器初始化代码如下图所示。

1 K& h! D+ x6 X/ t1 g
& Y, ~$ F$ X, g, r. p1 L2 U' G" u图14


/ G1 D; }4 U, w* r9 m图15
  配置完成后便会 1s 周期进入一次定时器中断，在定时器中断里对无人机的航情灯以及指示灯的 GPIO 端口进行翻转即可实现，周期性点亮，代码如下图所示。


图16
6 M, Q$ h* x: O  B+ P1 G4 g  写好代码后保存、编译、下载，然后就可以看到飞控的 LED 指示灯以及四个螺旋桨下面的航情灯周期 1S 闪烁，如下图所示。
. L. d8 v. @4 Y$ x2 o1 j6 q
+ Q2 P* \. Q! c5 _* z: }
图17
0 `1 U2 N2 `1 a* Y+ }4 u  n# @

& u5 ]2 w1 c1 G
) _4 j- H3 T& r
8 a$ c+ ~6 E1 i# F1 ~

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2022-9-7 14:19 上传

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这下更了解无人机了