STM32F4. Базовый таймер

[teplofizik]

Ознакомимся с такой очень полезной и простой периферией, как простой таймер (Basic timer), в микроконтроллерах STM32F4 простыми являются таймеры TIM6 и TIM7. Вообще, редкий микроконтроллер не имеет хоть какого-нибудь таймера для точного отсчёта времени. В STM32 все таймеры похожи по основным регистрам, просто в более сложных таймерах появляются новые флаги для настройки и новые регистры для контроля их работы в разных режимах.

Так вот, что же умеет и чем является даже самый простой и примитивный таймер?

Во-первых, он 16-разрядный, т.е. может считать до 65535.
Во-вторых, настраиваемый предделитель входной частоты. Тоже 16 бит.
В-третьих, у него есть регистр перезагрузки - при достижении какого числа он сбрасывается в ноль и начинает считать заново.
В-четвёртых, он может выдавать сигналы для DMA и для контроллера прерываний (NVIC). Сигнал у него только один — перезагрузка таймера (update в иностранной терминологии).
В-пятых, он может быть мастером для синхронизации других таймеров. Но это уже сложности, и фиг с ними.
Ну и как бонус: режим одного импульса. То есть таймер посчитает до максимума, перезагрузится и остановится, сняв флаг разрешения работы.

Вот такое вот счастье.

Ввиду малого количества возможностей и режимов работы, регистров настройки тоже немного. Вот они:
TIMx_CR1 — регистр управления (включение, выбор режима работы: непрерывный, один импульс);
TIMx_CR2 — регистр управления;
TIMx_DIER — регистры разрешения передачи сигналов в DMA и в NVIC. Флаг разрешения прерываний;
TIMx_SR — статусный регистр (было ли переполнение);
TIMx_EGR — генерация событий, в частности для синхронизации других таймеров;
TIMx_CNT — текущее значение счётчика;
TIMx_PSC — предделитель;
TIMx_ARR — до скольки таймер считает. Это число в счётчике ещё будет встречаться, а вот больше него уже нет.

Описание их всех побитово есть в Reference Manual.

Я расскажу лишь о двух самых нужных флагах.
CEN (бит 0) из регистра TIMx_CR1. Включение счёта. Если регистр TIMx_ARR не равен нулю, то таймер при установке данного флага начинает считать.
UIE (бит 0) из регистра TIMx_DIER. Разрешение прерывания по перезагрузке (переполнению).

Порядок запуска таймера таков:
1. Подать тактирование на выбранный таймер. Через RCC. Все таймеры сидят на шине APB1, и, соответственно, включаются с помощью регистра RCC_APB1EN. Расположение битов в RM.
2. Назначить предделитель, записав необходимое число в регистр TIMx_PSC. Частота счёта будет определяться как Ftclk / (TIMx_PSC + 1). Например, если мы тактируем таймер с частотой 8 МГц, а TIMx_PSC равен 7, то частота счёта (с какой скоростью будет увеличиваться значение счётчика) будет равна 8 / (7 + 1) = 1 МГц.
3. Назначить максимальное значение счётчика, при коем он будет перезагружаться, записав его в TIMx_ARR. При наличии там нуля, таймер работать не будет.
4. Установить флаг разрешения счёта (CEN в TIMx_CR1).

После этого таймер будет прекрасно работать и считать. При этом в любой момент времени можно посмотреть текущее состояние счётчика в регистре TIMx_CNT и узнать, была ли перезагрузка, проверяя флаг UIF (из регистра TIMx_SR) и сбрасывая его.

На асме:

	; Загружаем базовое смещение регистра настройки тактирования
	MOV32 R0, RCC_APB1ENR

	; Установить флаг разрешения тактирования таймера 6
	LDR   R1, [R0]
	ORR   R1, #RCC_APB1ENR_TIM6EN
	STR   R1, [R0]

	; Загружаем базовое смещение таймера 6
	MOV32 R0, TIMER6_BASE

	; Записываем, до скольки считать
	MOV32 R1, 0x8000         ; Числа от балды
	STR   R1, [R0, #TIM_ARR_OFFSET]

	; Настраиваем предделитель таймера
	MOV32 R1, 0x0100         ; Числа от балды
	STR   R1, [R0, #TIM_PSC_OFFSET]

	; Включаем таймер TIM6
	MOV   R1, #TIM_CR1_CEN   ; Разрешить счёт
	STR   R1, [R0, #TIM_CR1_OFFSET]

__mainloop  ; Вечный цикл
	; Прочитаем состояние счётчика
	LDR   R1, [R0, #TIM_CNT_OFFSET]

	; Новый круг~
	B __mainloop

На си аналогично.

	// Разрешение тактирования таймера 6
	RCC->APB1ENR |= (1 << RCC_APB1ENR_TIM6EN);
	
	// До скольки считаем (число наугад)
	TIM6->ARR = 0x8000;

	// Предделитель
	TIM6->PSC = 0x0100;

	// Включить таймер
	TIM6->CR1 = (1 << TIMx_CR1_CEN);

	while(1)
	{
		// Смотрим, сколько насчитало
		uint32_t Counter = TIM6->CNT;
	}

Пример настройки ШИМ (уже для обычного таймера TIM2) показан далее.

Интересное:
main.s
stm32f4xx.inc

Проект.

<< Предыдущее Следующее >>

@темы: arm, программизмы, электроника, ассемблер, stm32f4discovery, stm32

Comments

[Гость]

Project href doesn't working correctly(

[teplofizik]

Гость, it's strange, for me mediafire.com works... Try a mirror on Google Drive.

If you need, I can send it to e-mail.

[Гость]

Хотелось бы почитать про АЦП и прерывания. Больше интересует asm. А так в целом очень понравилось, все понятным языком расписано что аж приятно читать. На f103 писал на gcc asm и затруднялся перейти в кейл на f4, здесь нашел все необходимое, спасибо.

[teplofizik]

Гость, прерывания чего? =) Или вообще? Так про прерывания у меня что-то было в цикле про механизмы ОС, в частности, где системный таймер.
АЦП... Хорошо, посмотрим на АЦП =)

Спасибо за отзыв ^^

[Гость]

Вообще прерывания=)
Настройка, очистка, работа с прерыванием желательна.
Как написано на we.easyelectronics.ru, людей знающих asm на stm(arm) мало, используйте Си.
Поэтому возможно, ваш дневник и блог(+плюс пару статей на we.easyelectronics.ru) помогут увеличить количество людей пишущих именно на asm.

[teplofizik]

Гость, про NVIC у меня было почти готово, потому вот, выложил. Может, несколько сумбурно, но старался выбрать самый минимум.

Надеюсь на это =)

[Ahtyng]

Здравствуйте, в ходе изучения данной статьи возник 1 глупый вопрос)
teplofizik,

2. Назначить предделитель, записав необходимое число в регистр TIMx_PSC. Частота счёта будет определяться как Ftclk / (TIMx_PSC + 1). Например, если мы тактируем таймер с частотой 8 МГц, а TIMx_PSC равен 7, то частота счёта (с какой скоростью будет увеличиваться значение счётчика) будет равна 8 / (7 + 1) = 1 МГц.

эта самая Ftclk чему равна если настройки предделителей шин не трогал? Где ее посмотреть? Как я понял надо смотреть частоту APB1 и в РМ указано, что максимальная частота этой шины 42МГц, однако реализовав простейшую моргалку на таймере получил результат отличный от ожидаемого(что конечно не удивительно при моем то опыте=D). Вот использованные константы:

TIM6_PSC_OFFSET		  EQU 0x00000028
TIM6_ARR_OFFSET		  EQU 0x0000002C
TIM6_CR1_OFFSET		  EQU 0x00000000
TIM6_DIER_OFFSET	  EQU 0x0000000C
TIM6_SR_OFFSET		  EQU 0x00000010

TIM6_PSC_VALUE		  EQU 0x0000A40F  ;41999
TIM6_ARR_VALUE		  EQU 0x000003E8  ;1000
TIM6_CR1_CEN		  EQU 0x00000001
TIM6_DIER_UIE		  EQU 0x00000001
TIM6_SR_UIF			  EQU 0x00000000

длительность импульса вместо ожидаемой 1 секунда получилась 2+ секунды.

заметил еще одну особенность:

TIM6_DAC_IRQHandler PROC
			LDR R0, =TIM6_BASE
			LDR R6, [R0, #TIM6_SR_OFFSET]
			AND R6, #TIM6_SR_UIF
			STR R6, [R0, #TIM6_SR_OFFSET]
			
			LDR R5, [R1, #GPIO_ODR_OFFSET]
			AND R5, #GPIO_ODR_PIN13
			CBZ R5, _led_on1
			
			MOV R4, #GPIO_BSSR_PIN13 ; 13 ???
            STR R4, [R1, #GPIO_BSRRH_OFFSET]
			
			BX LR
			
_led_on1 	MOV R4, #GPIO_BSSR_PIN13 ; 13 ???
            STR R4, [R1, #GPIO_BSRRL_OFFSET]
			
			BX LR

			ENDP

в этом варианте обработчика я поместил сброс бита TIM6_SR_UIF в самое начало.
В первом варианте сброс TIM6_SR_UIF был в конце обработчика и я наблюдал такую ситуацию, когда отлаживаю код через дебагер и ставлю брейкпоинт в нутри прерывания все работает гуд(светодиод инвенртируется по переполнению), а когда просто запускаю выполнение программы ничего не происходит(тоесть переполнение происходит, но светодиод не инертируется), как я понял выполнение подпрограммы заканчивалось раньше чем бит TIM6_SR_UIF оказывался сброшен, в результате чего инвертирование происходило повторно и визуально светодиод не успевал даже моргнуть. С чем может быть связанна такая особенность работы контроллера?

[teplofizik]

Хм, точно не смотрел, но по памяти попробую посчитать:
HSI (внутренний RC) частота 16 МГц, предделителей на APB/AHB нет (RCC_CFGR==0). Частота периферийной шины такая же. Предделитель на таймер 42000. Частота счёта: 16 МГц / 42000 = 380 Гц. За 1000 циклов пройдёт порядка 1000/380 = 2,6 сек.

Чтоб 1 секунда была, надо и записать 380 =)

Ессно, это для случая, когда PLL не включён и выбран внутренний RC-генератор.

[Гость]

Столкнулся с одной проблемкой, совершенно для меня непонятной. Ломаю голову довольно долго над ней. Хотелось бы твоего мнения узнать, может подскажешь чего?
Суть вопроса здесь:

[Гость]

tqfp.org/forum/viewtopic.php?f=9&t=564

[teplofizik]

Гость, проверяйте источник прерывания. Вполне вероятно, что прерывание вызывается два раза подряд по разным причинам.

[Гость]

Как оно может так вызываться? прерывание одно, и в обработчике я сбрасываю его флаг

[teplofizik]

Гость, не знаю, надо завтра посмотреть. А что вообще за контроллер?

[Гость]

Спасибо, ты ГЕНИЙ!!! До меня только утром дошло ))) Контроллер походу и правда 2 раза подряд вызывал программу обработки прерывания. Скорее всего, когда я сбрасываю флаг прерывания он попросту не успевает сбрасываться и обратно в это же прерывание заходит. Я вставил 8 NOP после того как флаг сбрасываю и стало нормально. Нужно еще немного поэкспериментировать, чтобы наверняка удостовериться, что дело в этом. Тут я походу немного не понимаю, как контроллер узнает, что из прерывания вышел? По идее для выхода из прерывания используется просто комманда перехода, так какая процессору нахрен разница? Может после использования регисра ссылки LR коммандой BX у него внутри как-то сбрасывается признак нахождения в прерывании? Можно этот момент пояснить? И еще, лучше наверное флаг прерывания сбрасывать сразу же в начале обработчика, чтобы лишними NOP память не забивать? И еще интересно как такая проблемка в СИ обходится?

[Гость]

контроллер кстати stm32f103c8

[teplofizik]

Гость, впервые слышу про такую проблему=) Про "не успевает" — выглядит как-то странно. Конечно, есть спец. инструкции, которые обязывают проц завершить все операции с памятью (memory barrier) прежде, чем выполнять следующую... Но, может, действительно, за две инструкции не успевает. Хотя там ещё сохранение/восстановление 8 регистров идёт. Я битбендом вообще не пользовался.

Тут я походу немного не понимаю, как контроллер узнает, что из прерывания вышел? По идее для выхода из прерывания используется просто комманда перехода, так какая процессору нахрен разница? Может после использования регисра ссылки LR коммандой BX у него внутри как-то сбрасывается признак нахождения в прерывании? Можно этот момент пояснить?

Я не очень понял вопрос Оо
Вообще, что проц делает при каждой команде можно посмотреть в technical reference manual на ядро. Там в псевдоинструкциях всё показано.