使用STM32任意定时器生成动态波形

别问什么高级不高级了，输出个波形而已，没有啥难的。只是给出了一些细节，比如你想输出自己定制的一些波形，该怎么办？

这里就是使用了TIM1

可以在各种情况下输出中断

在NVIC里面可以看到

里面包含的寄存器就是这几个

可以按照72MHz来设置

STM32定时器之ARR，PSC俩兄弟，具体的可以看我以前的文章。

关于定时器的函数，开启定时器需要自己写

TIM1是挂在APB2上面

在中断的文件里面最后显示up这个中断

update

表面是UP，但其实要送下下个函数里面看看到底是谁的中断

这个函数的具体作用是判断中断是否正常，然后判断产生的是哪一类定时器中断(溢出中断/PWM中断.....)，然后进入相应的中断回调函数

长这样

找到触发的中断，然后就是触发回调函数

就是我搞黄了这个

弱定义的回调，要在这里自己去写逻辑

注意要打开定时器让其工作，假如是中断打开要开IT的函数

这个可以重载定时器的值

显示的__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD宏定义是一个常见的用于设置STM32时钟自动重载寄存器（ARR）的宏。它可以同时更新TIM_HandleTypeDef结构体中的Init.Period字段。

这个宏用于动态更改时钟周期。如果想在中断后更改时钟周期为10ms，可以使用：

__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim1, 100);  // 设置下一个周期为10ms

修改的是定时器结构体里面的数据

原理就是你知道1s数一下，你就知道数10下就到时间了，也就是10次中断，知道了数10s后，做些什么。。当定时器到达预设的周期，它将触发一个中断，然后你在中断服务程序里面切换GPIO的状态。

在运行时改变定时器的ARR（Auto-Reload Register）值在STM32（以及其他许多微控制器）中是一种常见的做法，用于动态地改变定时器周期或者波形的参数。 这样做的几个主要用途和意义如下： 动态波形调整：可以在运行时改变PWM或者其他类型波形的频率或者占空比。 任务调度：如果使用定时器进行某种形式的多任务调度或者时间切片，动态地改变ARR值可以使你更灵活地控制任务的执行。 事件触发：通过改变ARR值，可以在特定的时刻或者在某个事件发生后触发定时器中断。 精确计时：在需要非常精确控制时间的应用场合（例如，高精度测量或者通信协议），动态地改变ARR值可以在运行时微调定时器行为。 节能：在一些低功耗应用中，可以通过动态调整ARR值来改变微控制器的工作周期，以此来降低功耗。 模式切换：在复杂的系统中，你可能需要定时器在不同的操作模式之间切换。动态地改变ARR值使得这种切换成为可能。 应对不确定性：在某些场合，事先可能不知道定时器需要运行多长时间。动态地设置ARR值允许程序在运行时根据实际需要来配置定时器。 波形由多个高低电平组成，每个电平的持续时间都是通过ARR值来设置的。 这里主要是定时器周期的动态改变。

对定时器周期公式的理解：

T=（arr+1）*(PSC+1)/Tck 其中TCK为时钟频率，PSC为时钟预分频系数，arr为自动重装载值。

f=Tck/(psc+1)*(arr+1)

Tck/(psc+1)即为时钟频率，1/f为机器周期，乘以（arr+1）即可得出定时器周期。

也就是说这个周期，就是你定的时间，到了什么时间干什么事情的时间。设置好以后，下一次中断是什么时候，是某某时间，也就是你中断出场的时候。

if (htim->Instance == TIM1): 这个检查用于确定哪个定时器触发了这个回调。因为你可能有多个定时器在你的程序中，这个检查确保只有TIM1的事件会执行下面的代码。

这个时候写一下代码，可以把要生成的东西设置一个全局的变量，一开始为0，开始运行，比如你现在是高电平，接着你就要设置下次的触发时间，此时是高电平，下次是什么时候？自己数吧

其实此时对于使用定时器生成波形来讲，那就OK了，在while里面都没有东西。

while (1)
{
    if (some_condition)
    {
        // 执行某些动作
    }
}

检查变量干什么事情

while (1)
{
    // 低优先级任务
}

紧急的在回调，剩下的就在这里了

一般我们都是生成方波为主，来看看方波的优点。

简单性和易于生成

方波是最简单、最易于生成和分析的波形之一。只需要一个简单的数字逻辑电路即可生成方波。

时间域和频率域的特性

方波包含了多个奇次谐波，这一点在频谱分析和信号处理中可能是有用的。

适用于数字和逻辑应用

方波是数字电子学和逻辑电路的基础，用于表示二进制信息（0和1）。

高能量效率

由于方波在其周期内只有两个状态（通常是高和低），因此它能更有效地传输能量。

易于检测和触发

方波的尖锐边缘使得它很容易被用作触发信号，在定时和同步应用中很有用。

易于调制和解调

方波通常更容易用于某些类型的数字调制方案，如频率偏移键控（FSK）和相位偏移键控（PSK）。

适用于脉冲宽度调制（PWM）

方波是PWM（脉冲宽度调制）的基础，这是一种常用于控制电机、LED亮度和其他应用的威廉希尔官方网站 。

高信噪比

在某些应用中，例如数字通信，方波由于其决定性的高和低状态通常有更高的信噪比。

那我们就来把这个生成的代码框架完善一下。

使用一个简单的状态机逻辑，以及一个数组来保存波形的各个部分（高电平/低电平以及持续时间）。

可以考虑设计成这样，我们感兴趣是就是高低电平和相应的时间长度

使用 #define WAVEFORM_SEGMENTS (sizeof(custom_waveform) / sizeof(WaveformSegment)) 是一种方便的方式来计算波形分段数组的元素数量。

在这种情况下，custom_waveform 应该是一个 WaveformSegment 类型的数组。这种方法的优点是它在编译时完成计算，不需要运行时计算。

在这里，waveform_enabled 是一个标志，用于确定是否应该生成波形。这个标志可能会在其他代码段，比如一个按键中断服务例程中被设置。 current_segment 是一个静态局部变量，用于跟踪当前波形的哪一部分（或“段”）正在生成。每当这个回调函数被触发时，它会： 检查 waveform_enabled 是否被设置以及是否使用了正确的定时器实例。 如果是，则进一步检查 current_segment 是否小于波形分段数组的长度（由 WAVEFORM_SEGMENTS 定义）。 如果也是，则根据 custom_waveform[current_segment] 的内容设置GPIO的电平并更新定时器的自动重载值。 这种方式是非常灵活和可扩展的。可以很容易地更改 custom_waveform 数组来生成不同的波形，或者动态地更改它来适应不同的应用场景。 由于使用了静态局部变量 current_segment，这个函数在多线程环境下可能不是线程安全的。如果在其他地方也访问或修改了这些变量，可能需要添加额外的同步机制。 此外，如果波形生成结束后需要执行其他操作（如通知其他任务或更改硬件状态），则可以在代码的相应部分添加这些操作。在这里，一旦波形生成结束，waveform_enabled 被设置为0，以停止波形的进一步生成，直到下一次明确的触发。

开启输出

然后这样使用

对于一个大的程序框架来说，它还是不够优雅，让我来继续的注入能量、

首先写一个头文件

这段代码定义了一些静态变量，这些变量在整个C文件（或作用域）内都是可用的，但不能在其他C文件中访问。这些变量通常用于在不同的函数之间共享状态或数据。 htim_instance: 用于存储与波形生成相关联的TIM_HandleTypeDef结构的指针。 GPIOx_instance: 用于存储与波形生成相关联的GPIO端口的指针。 GPIO_Pin_instance: 用于存储与波形生成相关联的GPIO端口的引脚号。 current_pattern: 一个指向波形段（WaveformSegment）数组的指针，用于表示当前的波形模式。 pattern_size: 用于存储当前波形模式（即current_pattern数组）的大小。 current_segment: 一个用于跟踪当前波形段的索引的变量。 waveform_enabled: 一个标志，用于指示是否应该生成波形。 这些变量主要用于在回调函数（如HAL_TIM_PeriodElapsedCallback）和可能的其他设置或控制函数之间共享状态。

可以这样使用，然后，在HAL_TIM_PeriodElapsedCallback中，你就可以使用这些变量来实现波形的生成，而不需要硬编码或传递大量参数。

回调是最终的执行家，跑不了的

别的一些函数

使用的时候就生成一个波形的参数包

然后开启和关闭就好了

我后面会写个库，扔Github上面。

审核编辑：汤梓红