HAL库 CubeMX 配置 高级定时器 TIM1 详解

实验目标：
通过CUbeMX+HAL，配置TIM1，1s中断一次，闪烁LED。
一、常用型号的TIM时钟频率1. STM32F103系列：
所有 TIM 的时钟频率都是72MHz；
F103C8不带基本定时器，F103RC及以上才带基本定时器。
2、STM32F407系列：
TIM1、8、9、10、11的时钟频率是168MHz；
其它TIM的时钟频率是84MHz。   
二、CubeMX配置        这里使用现有的CubeMX工程，略过工程配置部分。
        如果学习如何新建CubeMX工程, 可以参考下面文章：
        STM32CubeMX新建一个工程_STM32F103
        STM32CubeMX新建一个工程_STM32F407
        使用CubeMX对定时器进行定时配置，过程相当简单便捷。
        我们只需配置几个重要参数：时钟源、PSC、ARR、中断。
1、主要参数配置

主要参数讲解：
        ① Prescaler（预分频系数）：即PSC寄存器值。简单地理解：内部时钟分频后再给CNT计数器使用，用于控制每一计数脉冲的时长。按上文内容得知，STM32F407的TIM1时钟是168M，在设置预分频为168后，计数脉冲频率：168MHz÷168=1MHz，即每秒产生1百万个计数信号，每个计数脉冲的时长：1秒/1M=1us。
        ② Counter Mode (计数方向):  向上计数;   
        ③ Counter Period (计数周期):  即ARR寄存器值，多少个计数脉冲作为1个波形周期。
        ④ Repetition Counter(重复计数器):   简单地理解，多少个周期才触发1次中断;
        ⑤ auto-reload preload (自动重载值的预装载):  当改变周期值ARR时，是否等到下一个更新事件再写入数值，使得数值的更改不影响执行中的波形。

2、打开中断
        高级定时器，和通用定时器不同，即使没有使能通道，也有多种中断。
        本篇只使用了周期更新中断，如下图,  打勾: update interrupt (更新中断) 。
        当计数器(CNT)的值，达到周期值(ARR)时，就会触发中断。
        注意：打勾中断后，生成的代码，只是帮我们添加了中断的配置; 而中断的开启，需要使用代码“手动”开启。

三、编写代码        代码共为3部分：初始化配置、开启TIM、中断回调函数。

1、初始化配置
        CubeMX根据我们的配置，已生成好了初始化代码，我们不用管它。
        如果想查看它的初始化实现过程，可以双击 "tim.c"。

2、开启TIM、中断
        谨记一个，当我们使用CubeMX配置外设功能时，它只是根据参数的配置生成初始化代码（即上面的第1步），而不会主动开启外设功能，特别是中断的开启，如TIM、ADC、UART等。
        所以，我们需要在main.c中，“手动”开启TIM1。
        如下图，在while前，添加：
        HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

        调用HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1)后，TIM1就会开始工作。
        下面是它的工作原理，硬件自动运行，不用干预，我们只需大概地知道工作过程、原理：
        ① TIM会自动检测脉冲信号，每来一个脉冲，计数器CNT就会硬件自动加1。
        ② 当寄存器CNT的计数值==设定的自动重装载值ARR，就会产生溢出中断。
        ③ 发生溢出中断时，CNT值被硬件置0，开始新一轮计数; 硬件自动找寻中断服务函数入口。
        使用CubeMX生成的HAL代码，我们不需要像使用标准库时那样自己编写中断函数，CubeMX已帮我们整理好中断函数的跳转，只需要重写中断回调函数。

3、重写TIM1的中断回调函数
        按上面CubeMX的配置，我们使用了周期中断(计数器CNT溢出)，当中断触发时，硬件会自动调用相关的中断服务函数，而中断服务函数里，CubeMX的工程会调用回调函数：
        HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();
        即：即1周期结束，硬件自动调用中断服务函数，继而调用回调函数，我们无需干预。
        我们只需在工程中任意一个c文件里编写这个回调函数。
        习惯上，会在main.c的尾部编写这个函数。
        如下图，我们在main.c的  注释行 /* USER CODE BEGIN 4 */ 下面编写它。
        如果工程中已有这个函数，我们只需在函数内增加TIM2的判断部分;
        如果工程中没有这个函数，增加即可。
        注意：所有TIM的计数器溢出中断(即1周期结束),  都会统一调用它。

        在这个回调函数中，我们执行的动作是：每1000ms, 反转PB2电平(LED）。
        如果你的开发板上，PB2引脚接的是 LED, 而且也初始化成输出模式，它就会每1秒闪烁1次。

4、优化思路：
        上述操作，将会每1s进入1000次中断，当发现变量cnt累加到1000后，才反转LED。
        频繁地出入中断，大大地浪费着芯片运行资源。本篇如此设计，仅为了直观地展示和理解。
        我们在设计时，应该尽量地节省运行资源。
        上面的定时操作，有多种优化的方法：
        方法1：原参数不改，重复计数器Repetition Counter改为1000, 即1000个周期才产生1次中断;
        方法2：psc改为16800(脉冲0.0001s)，ARR改为10000(1万个脉冲组成1周期)
        然后，修改回调函数，取消计数判断那部分。
        这样修改后，将会每1s进入1次中断，调用回调函数1次，能有效地节省运行资源。