【GD32H757Z海棠派開發板使用手冊】第六講 TIMER

6.1實驗內容

通過本實驗主要學習以下內容：

TIMER PWM輸出原理
TIMER 定時中斷

6.2實驗原理

6.2.1IO口設置

本例程中，使用TIMER0輸出前三個通道的占空比，這三個通道分別為PA8、PA9和PA10，從datasheet中我們可以看到這三個引腳的定義：

所以需要將這三個引腳配置為AF模式并選擇正確的AF號：

6.2.2TIMER輸出PWM原理

TIMER計數方式有兩種：邊沿計數和中央計數，其中邊沿計數分為向上計數和向下計數。

在向上計數模式下，需要配置TIMER的重載值，當TIMER開始工作后，計數值從0開始遞增，當達到重載值后計數值變為0重新開始計數；

向下計數模式和向上模式類似，只是計數值是遞減的，減到0后從重載數重新計數；

中央對齊模式的計數模式為從0開始計遞增到重載值，再從重載值遞減到0，從“0到0”為一次計數周期。

在0和重載值之間，用戶還可以設置一個比較值，PWM就是通過這個比較值來發出的，當計數值小于比較值時，IO口將會為高或者低，當計數值大于比較值時，IO將為輸出為另一個電平，即低或高，當TIMER連續計數時，就呈現出PWM波形。比較值的大小將決定PWM的占空比。以下為TIMER輸出PWM的示意圖：

圖中的OxCPRE為“輸出極性”，為高時為有效電平，為低時是無效電平，用戶可以設置通道口為有效電平時輸出高電平或者輸出低電平。比如，將PA8設置為高電平有效，那么當OxCPRE輸出為高時，PA8輸出高電平；如果設置PA8為低電平有效，那么當OxCPRE輸出為高時，則PA8輸出低電平。

本實驗采用TIMER5進行定時中斷，在中斷中改變TIMER0前三個通道的占空比，使用示波器或邏輯分析儀，可以測量TIMER0前三個通道PA8、PA9和PA10的波形。也可以通過飛線的方式將三個IO口分別接到紅綠藍三種不同顏色燈珠上，實現RGB彩燈的效果。

6.3硬件設計

TIMER0的前三個通道分別為PA8、PA9和PA10，讀者直接對開發板上引出的排針進行測試即可。

6.4代碼解析

本例程使用了兩個TIMER，其中TIMER5用來產生30ms的周期性中斷，在TIMER5的中斷中，對TIMER0的三個通道占空比進行調整，從而實現占空比可變的效果。

6.4.1主函數代碼解析

主函數代碼如下所示，主要包括串口初始化、LED初始化、RGB燈珠初始化（即timer0的三個通道初始化）、timer驅動初始化（該timer用于調整RGB燈珠PWM驅動時間）。

C++
int main(void)
{
//延時和公共驅動部分初始化
driver_init();
//打印串口初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);
//初始化LED組
bsp_led_group_init();
bsp_led_on(&LED2);
bsp_led_off(&LED1);
bsp_rgb_init(1000000,10);//
//注冊rgb_switch函數到timer定時中斷的回調函數
TIMER_INT.timer_updata_callback=rgb_switch;
//初始化定時器，默認計數器頻率100K,周期值3000,中斷頻率100K/3000= 33HZ（30ms）
bsp_timer_init(1000000,100);//
printf_log("\r\n RGB breathing lamp\r\n");
while(1)
{

}
}

6.4.2RGB燈珠初始化函數解析

RGB燈珠初始化函數如下，在此定義了RGB_TIMER_R、RGB_TIMER_G、RGB_TIMER_B三個燈的控制結構體，并通過timer驅動進行配置。

C++
/* 定義注冊RGB對應PWM通道 */
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_R,TIMER0,0,TIMER_CH_PWM_LOW,A,8,AF_PP,GPIO_AF_1);
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_G,TIMER0,1,TIMER_CH_PWM_LOW,A,9,AF_PP,GPIO_AF_1);
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_B,TIMER0,2,TIMER_CH_PWM_LOW,A,10,AF_PP,GPIO_AF_1);

/*!
* 說明 RGB初始化
* 輸入[1] counter_frequency 計數器頻率
* 輸入[2] period 周期值
* 返回值無
*/
void bsp_rgb_init(uint32_t counter_frequency,uint16_t period)
{
driver_timer_multi_channel_init(&RGB_TIMER_R,&RGB_TIMER_G,&RGB_TIMER_B,NULL,counter_frequency,period);
driver_timer_pwm_on(&RGB_TIMER_R);
driver_timer_pwm_on(&RGB_TIMER_G);

6.4.3基礎定時器初始化及中斷處理函數

基礎定時器初始化配置代碼如下，在此用一個定時器TIMER5，并使能了其溢出中斷。該定時器用于控制RGB PWM輸出時間。

C
/* 注冊定義定時器中斷使用的timer */
TIMER_BASE_DEF(TIMER_INT,TIMER5);
/*!
* 說明定時器中斷初始化
* 輸入[1] counter_frequency：計數器頻率值
* 輸入[2] period：周期值
* 返回值無
*/
void bsp_timer_init(uint32_t counter_frequency,uint16_t period)
{
driver_timer_base_int_init(&TIMER_INT,counter_frequency,period);
nvic_irq_enable(TIMER5_DAC_UDR_IRQn,0,0);
}

其中斷回調函數如下，通過該函數定時調整RGB三路PWM的占空比。

C
/*!
* 說明定時器中斷服務函數
* 輸入[1] 無
* 返回值無
*/
void TIMER5_DAC_UDR_IRQHandler(void)
{
driver_timer_updata_int_handler(&TIMER_INT);
}

/*!
* 說明 RGB占空比切換函數（TIMER定時中斷回調）
* 輸入無
* 輸出無
* 返回值無
*/
void rgb_switch(void)
{
static uint8_t r_duty=0,g_duty=0,b_duty=0;
//每輪中斷依次調整rgb占空比，將全部組合遍歷
bsp_rgb_duty_set(r_duty,g_duty,b_duty);
b_duty+=5;
if(b_duty>100)
{
b_duty=0;
g_duty+=5;
if(g_duty>100)
{
g_duty=0;
r_duty+=5;
if(r_duty>100)
{
r_duty=0;
bsp_led_toggle(&LED2);
bsp_led_toggle(&LED1);
}
}
}
}

6.5實驗結果

將本例程代碼下載到海棠派開發板中，使用示波器測量PA8、PA9、PA10上，可以看到三個通道輸出PWM波，且占空比會周期性的變化。

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