浅浅的撅一下这个TIMER（一）：定时器基本操作

说到MCU的定时器，可谓是一个超级多面手：51里用它发生串口波特率时钟，精确延时靠定时器，各种小众协议可以靠定时器做出精准的时序，甚至可以用它控制电机……
如此强大的定时器，你真的不来学一下？

本文以GD32E230所配的TIMER13（通用L2）为例。
（因为它配置最寒碜（逃））

定时器基本结构

看到这张图慌了吧？云里雾里的。
没关系，今天我们只搞点基本操作，因此这个图可以砍成这样：

图中的TIMERx_CHxCV被划掉了，是由于在今天的介绍中，在这个位置的并不是它，而应该是“自动重载计数器的值”。

定时器具有一个内部时钟输入CK_TIMER（来自RCU（复位与时钟单元），一般与系统主时钟一致），其可以直接连接到TIMER_CK作为定时器的主时钟。
TIMER_CK可以被进行预分频（即将输入频率进行除以n的操作产生一个更低的时钟信号，对于这里所用的通用L2定时器来说n的取值范围是1≤n≤65536，但是对应的预分频寄存器PSC的值范围是0≤PSC≤65535）得到PSC_CLK（PSC指的是“Prescaler”，预分频）。
在自动重载计数器中有一个寄存器称为TIMERx_CAR（AR指的是“Auto Reload”，自动重载），对于通用L2定时器，该计数器值的上限为65535（0xFFFF）。

定时器的计数模式运行

在计数模式下，定时器启动后PSC_CLK信号被直接送入计数器，在最常用的向上计数模式中，每次时钟脉冲会令计数器的值增加1。计数器的值初始状态下为0，对于通用L2定时器，该计数器值的上限为65535（0xFFFF）。
在向上计数模式中，TIMERx_CAR的值会被与计数器的值进行比较，一旦计数器的值达到TIMERx_CAR的值，定时器就会将计数器的值重置为0，并产生一个溢出事件（这并不是说计数值越过了值的上限，而是指“相比TIMERx_CAR的值，计数器的值溢出了”）。这个事件可以被设置为产生更新（Update）中断，送往系统。
而此时若没有关闭定时器，定时器将会重复这样的“计数-溢出-归零、发事件”的过程，从而产生周期性的中断。

定时器的计数模式通俗解释

• CK_TIMER是一个恒定频率响起的声音信号【输入时钟】；
• 你手里拿着一支笔一个草稿本，每听到(PSC+1)声信号后【预分频】会在纸上划一笔【计数】；
• 画完后你会检查一下草稿本上的笔画数是否等于(TIMERx_CAR+1)画；
  • 如果不够(TIMERx_CAR+1)画就继续准备听下一个信号。
  • 如果笔画数等于(TIMERx_CAR+1)画【溢出发生】，就撕掉草稿纸的当前页，新的一页上一画也没有【计数器置0】。然后你吼了一声你旁边的人【触发更新中断】。

我看别的资料里提到一个东西叫“影子寄存器”？那是啥？

如果你学过数电，你会发现这就是一个锁存器。
以自动重载值寄存器TIMERx_CAR为例，其运行原理如下：

即相当于“TIMERx_CAR[影子寄存器]”的值被锁存，直到发生溢出事件后才更新。
对于通用L2定时器，预分频寄存器PSC的影子寄存器是被启用的，而自动重载值寄存器TIMERx_CAR的影子寄存器可以根据需要是否启用。
该功能常用于多路PWM等需要保证实际用于比较的值被同时刷新的情况。

示例代码

以下代码整理自“GD32E23x_Firmware_Library_V1.1.4/Examples/TIMER/TIMER2_timebase”。
TODO处的代码会以1Hz的频率被执行。

// TIMER13中断回调函数
void TIMER13_IRQHandler(void)
{
    // 检查是否是向上计数溢出引起的中断
    if(SET == timer_interrupt_flag_get(TIMER13, TIMER_INT_FLAG_UP)){
        // 清除中断标志
        timer_interrupt_flag_clear(TIMER13, TIMER_INT_FLAG_UP);
        // TODO: 在这里添加需要定时运行的语句
        ;
    }
}

int main(){
    // 建立配置用结构体
    timer_oc_parameter_struct timer_ocinitpara;
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    // 开启TIMER13时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER13);
    // 清除TIMER13配置
    timer_deinit(TIMER13);
    // 初始化配置用结构体
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    // 开始配置
    // 以下配置基于SYSCLK = 72MHz情况。
    timer_initpara.prescaler         = 7199; // 预分频7200，得到PSC_CLK=0.01MHz，即10kHz
    timer_initpara.alignedmode       = TIMER_COUNTER_EDGE; // 边缘计数模式，单纯定时常用此模式
    timer_initpara.counterdirection  = TIMER_COUNTER_UP; // 向上计数模式
    timer_initpara.period            = 9999; // 自动重载计数器设为9999，即每计数10000次产生一次向上溢出。10kHz计数10000次，即向上溢出事件发生的周期是1Hz
    timer_initpara.clockdivision     = TIMER_CKDIV_DIV1; // 时钟为1倍输入时钟
    // 初始化TIMER13
    timer_init(TIMER13, &timer_initpara);
    // 提前清理向上计数溢出标志
    timer_interrupt_flag_clear(TIMER13, TIMER_INT_FLAG_UP);
    // 启用向上计数溢出中断
    timer_interrupt_enable(TIMER13, TIMER_INT_UP);
    // 启动TIMER13
    timer_enable(TIMER13);
    // 允许TIMER13发起中断，最高优先级（0级）
    nvic_irq_enable(TIMER13_IRQn, 0);
    
    // 什么都不再做，主循环中死等
    while(1){;}
    return 0;
}