Лабораторная работа № 2: Прерывания и их применение. Использование таймеров

Цель работы:ознакомится с использованием прерывания,возможностями,которые они предоставляют;применять таймеры для выполнения действий в определенные временные интервалы.

Прерывания – механизм, который позволяет аппаратному обеспечению сообщать о наступлении важных событий в своей работе. В момент, когда происходит прерывание, процессор переключается с выполнения основной программы на выполнение соответствующего обработчика прерываний. Как только выполнение обработчика завершено, продолжается выполнение основной программы с места, в котором она была прервана.

 

Для использования прерываний необходимо вначале настроить регистр, который называется Nested Vector Interrupt Controller (NVIC), всторенный контроллер вектора прерываний. Данный регистр является стандартной частью архитектуры ARM и встречается на всех процессорах, независимо от производителя. NVIC разработан таким образом, что задержка прерывания минимальна. NVIC поддерживает встроенные прерывания с 16-ю уровнями приоритета.

 

Микроконтроллер STM32F407VG содержит 14 таймеров.

Производитель разделяет все таймеры на три типа:

1) с расширенными возможностями Advanced-control timers (TIM1 и TIM8);

2) общего назначения General-purpose timers (TIM2, TIM3, TIM4, TIM5);

3) базовые Basic timers.

 

Каждый таймер может иметь до 4 линий захвата/сравнения (именно они используются в режиме генерации ШИМ).

Код программы обеспечивает переключение светодиода с интегрированного к порту GPIO через параметры времени, заданные TIM1.

Сконфигурируем в CubeMX  источник тактирования в модуле Mode. Зададим Clock Source ⇨ Internal Clock —это значит, что генератор тактирования внутренний — частота задается на плате от  шины APB2.

Конфигурируем таймер в CubeMX:

Up — счётчик будет считать «вверх», от нуля до значения переполнения.
       Down — счётчик будет считать «вниз», от значения переполнения до нуля.

Counter Period — Счётчик будет считать до 50000. При частоте 100кГц он досчитает до 50000 за 500мс., нужно вычитать «1»  из числа. Поэтому зададим 49999.

В CubeMX зададим прерывание.

TIM1 update interrupt — прерывание при переполнении, когда счётчик переполнится, он обновится (update).

Перед while(1) в режиме прерывания запустим таймер 1:

/* USER CODE BEGIN 2 */

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

/* USER CODE END 2 */

\мигаем светодиодом\

/* USER CODE BEGIN 0 */

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

   if(htim->Instance == TIM1) //check if the interrupt comes from TIM1

   {

           HAL_GPIO_TogglePin(led14_GPIO_Port, led14_Pin); \инициализировали мигание светодиода с пина14

Сконфигурируем тактирование микроконтроллера источником внешнего сигнала   ETR2.

Зададим переполнение равным 10.

External clock source mode 2 читается как ETR2.

В данном режиме таймер тактируется, когда импульс с низкого уровня становится высоким на выводе TIM1_ETR (PA1).

Фильтр входящего сигнала Clock Filter, устраняет дребезг в линии аппаратно.

Параметр Clock Polarity — не инвертировать, поэтому таймер тактируется в момент перехода с высокого уровня на низкий.

В CubeMX параметр Clock Prescaler — пред делитель частоты входящего сигнала

Применим к входному сигналу фильтр №6.

fSAMPLING=fDTS/4, N=6.

TCK_INT
Опорной частотой для синтеза служит системная частота таймера (шина APB2).
TDTS
Вспомогательный тактовый сигнал
TSAMPLING

Частота синтеза меньше системной частоты таймера.
На вход таймера сигнал придет с порта GPIO РА3 он настроен на выход. Время задержки поставим 50 мс.
/* USER CODE BEGIN 2 */

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

/* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

while (1)

{

     HAL_GPIO_WritePin(pa5_GPIO_Port, pa5_Pin, GPIO_PIN_RESET);

     HAL_Delay(50);

     HAL_GPIO_WritePin(p5_GPIO_Port, pa5_Pin, GPIO_PIN_SET);

     HAL_Delay(50);

   Соединяем порт PA5 с портом светодиода PA14 (TIM1_ETR) и компилируем программу.

Таймер имеет четыре канала, которые могут взаимодействовать как с GPIO портами так и с выводами МК, связанными с таймерами.

 Первый канал в режиме выхода — Output Compare. Прерывание будет происходить в момент переключения.

В строке Chanel1 укажем режим Output Compare СН1.

Пред делитель установим 7200, а в строке Counter Period поставим 50000. Через 5 с будет происходить переполнение.

 

В CubeMX в строке Mode  поставим Toggle on match — в момент сравнения, на выводе микроконтроллера PA8 (TIM1_CH1) происходит переключение.

Сконфигурируем контроллер по счетчику TIM6:

Пример программы

Код программы выполняет работу с прерываниями и с таймерами. Светодиод, который подключен к порту ввода/вывода GPIO, переключается через определенные интервалы времени.

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "main.h"

#include "usb_host.h"

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_I2C1_Init(void);

static void MX_I2S3_Init(void);

static void MX_SPI1_Init(void);

static void MX_TIM1_Init(void);

void MX_USB_HOST_Process(void);

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN 0 */

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){

           if(htim->Instance == TIM1)

           {

                          HAL_GPIO_TogglePin(LD4_GPIO_Port, LD4_Pin);

           }

}

/* USER CODE END 0 */

 

/**

* @brief The application entry point.

* @retval int

*/

int main(void)

{

/** Configure the main internal regulator output voltage

*/

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks

*/

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;

if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

/** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks

*/

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                         |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;

RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

 

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_I2S;

PeriphClkInitStruct.PLLI2S.PLLI2SN = 192;

PeriphClkInitStruct.PLLI2S.PLLI2SR = 2;

if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

}

void TIM6_DAC_IRQHandler(void)

{

/* USER CODE BEGIN TIM6_DAC_IRQn 0 */

/* USER CODE END TIM6_DAC_IRQn 0 */

HAL_TIM_IRQHandler(&htim6);

/* USER CODE BEGIN TIM6_DAC_IRQn 1 */

           switch(count){

                          case 0:

                          HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);

                          count++;

                                          break;

                          case 1:

                          HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET);

                          count++;

                                          break;

                          case 2:

                          HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin, GPIO_PIN_SET);

                          count++;

                                          break;

                          case 3:

                          HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_SET);

                          count++;

                                          break;

                          default:

                          HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);

                          HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);

                          count = 1;

                          break;

                          }

               

           //HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);

/* USER CODE END TIM6_DAC_IRQn 1 */

}

 

Порядок работы

1. На основе примера написать свой код в среде разработки и скомпилировать его.

2. Ознакомиться с работой программы.

3. Создать новый проект в среде CubeMX и Keil.

4. Скомпилировать код на плату и проверить работу на отладочной плате Discavery.