STM32定时器中断学习笔记

在学习STM32系列单片机定时器的过程中，理解其时钟系统结构是掌握定时器中断的基础。本文将围绕STM32的时钟系统以及定时器中断的相关知识点进行详细解析。 STM32单片机的时钟系统是其运行的“脉搏”，通过时钟源来提供必要的时序脉冲。时钟系统结构决定了单片机内部各个部件的工作频率以及功耗效率。在STM32中，总共有五个时钟源：HSI、HSE、LSI、LSE和PLL。 HSI（High-Speed Internal）即高速内部时钟，它是由RC振荡器提供的，标准频率为8MHz。HSE（High-Speed External）高速外部时钟则可连接石英或陶瓷谐振器，或外部时钟源，其频率范围为4MHz～16MHz。LSI（Low-Speed Internal）低速内部时钟是另一个RC振荡器，频率为40kHz，主要供独立看门狗IWDG使用，并可作为实时时钟RTC的时钟源。LSE（Low-Speed External）是低速外部时钟，连接的石英晶体频率为32.768kHz。PLL（Phase-Locked Loop）锁相环倍频输出，时钟输入源可从HSI/2、HSE或HSE/2中选择，倍频范围为2～16倍，但输出频率不得超过72MHz。 STM32的时钟源经过一系列配置后，可以连接到不同的外设上，还可以通过分频器进行调整。例如，STM32的USB模块需要48MHz的时钟，这个时钟源必须从PLL输出获取，并可选择1.5分频或1分频配置。STM32的MCU时钟输出脚（MCO）可以输出时钟信号至外部，可选择的信号源包括PLL输出的2分频、HSI、HSE和系统时钟。 系统时钟SYSCLK是STM32的核心时钟，其频率可选择为PLL输出、HSI或HSE。SYSCLK最大频率可达72MHz，并通过AHB分频器分频后用于各模块。AHB分频器可选择不同的分频值，以便对时钟频率进行适当的分配。 在AHB总线上，有多个模块使用HCLK时钟，例如内核、内存和DMA。此外，Cortex系统定时器时钟由HCLK经过8分频后得到，而Cortex的空闲运行时钟FCLK则直接由HCLK提供。APB1和APB2是两种不同的外设总线，它们分别连接着不同速度要求的外设，并根据不同的分频器配置来分配时钟。 APB1分频器的输出连接到APB1外设，包括电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2等，且其输出频率最大为36MHz。定时器2、3、4的时钟则会通过倍频器提升至最高72MHz。对于APB2总线，连接有UART1、SPI1、Timer1、ADC1、ADC2等高速外设，以及所有普通IO口，其输出频率最大为72MHz。 定时器时钟的设置也是非常关键的，它包括了一个乘法器（倍频器），该乘法器非软件控制，而是由硬件根据APB预分频器的输出自动选择倍频值。当APB预分频器输出的频率为分频后（非1分频），乘法器将其倍频为2，否则为1。 在配置STM32时钟系统时，需要通过RCC（Reset and Clock Control）寄存器结构来进行，该结构包含了控制HSI、HSE、LSI、LSE、PLL的使能和选择的寄存器。此外，AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM公司推出的片上总线标准，包括AHB和APB，分别用于高速和低速设备的连接。由于时钟设置是芯片工作的基础，因此在进行单片机系统设计时，对时钟的理解和配置是必不可少的。 在学习STM32定时器中断时，理解这些时钟相关的知识点是十分关键的。因为定时器中断的触发频率和时间精度都与时钟频率和分频值紧密相关，而中断的准确触发又是许多应用场景中的核心需求。例如，定时器中断可以用于精确的事件触发、时间测量、PWM波形生成等。定时器模块可以配置中断服务例程（ISR），当计时达到预设值时，系统进入ISR执行相关操作，然后定时器可以重新加载值继续计时，从而实现周期性的事件处理。 以上内容总结了STM32定时器中断学习中的时钟系统和相关寄存器配置的核心知识点，对于初学者而言，这是理解STM32定时器中断机制的坚实基础。