如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的通用定时器外设呢

1. 准备工作
　　硬件准备
　　首先需要准备一个开发板，这里我准备的是STM32L4的开发板（BearPi）：
　　超声波模块使用HC-SR04，如图：
　　该模块的四个引脚说明如下表：
　　超声波模块测距原理
　　如图，超声波模块发出超声波信号，如果前方碰到障碍物，则被障碍物反射回来，模块收到回来的超声波后，即可计算出与障碍物的距离：
　　
　　HR-SC04模块工作原理
　　HR-SC04模块的时序图如下：
　　
　　根据该时序图，可以看出一次测距的流程如下：
　　触发信号由Trig引脚输入，10us的高电平即可触发一次测距；
　　触发后，距离信息由Echo引脚输出，该输出信号的高电平时间与检测距离成比例；
　　在整个测距过程中，最重要的是Echo引脚输出信号高电平的时间，可以使用STM32硬件定时器得到时长，这个时间为超声波从发射到接收的时长，由声速计算出传播距离，再取1/2，计算出当前距离障碍物的距离。
　　软件准备
　　需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包，以便编译和下载生成的代码。
　　2.生成MDK工程
　　选择芯片型号
　　打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：
　　
　　搜索并选中芯片STM32L431RCT6：
　　
　　配置时钟源
　　如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
　　如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；
　　这里我都使用外部时钟：
　　
　　配置GPIO
　　配置两个普通的GPIO，一个配置为输出模式，用于连接模块的Trig引脚，触发一次测距，这里我配置为PB8，另一个配置为输入模式（浮空），用于连接模块的Echo引脚，接收echo信号，这里我配置为PB9。
　　
　　配置通用定时器TIM2
　　知识小卡片——STM32L431的定时器
　　STM32L431xx 系列有 1 个高级定时器（TIM1）， 3 个通用定时器（TIM2、TIM15、TIM16），两个基本定时器（TIM6、TIM7），还有两个低功耗定时器（LPTIM1、LPTIM2）。
　　STM32L431 的通用 TIMx （TIM2、TIM15、TIM16）定时器功能包括：
　　16 位（TIM15，TIM16）/32 位（TIM2）向上、向下、向上/向下自动装载计数器，注意：
　　TIM15、TIM16 只支持向上（递增）计数方式；
　　16 位可编程（可以实时修改）预分频器，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535 之间的任
　　意数值。
　　4 个独立通道（TIMx_CH1~4， 其中 TIM15 最多 2 个通道， TIM16 最多 1 个
　　通道），这些通道可以用来作为：
　　输入捕获
　　输出比较
　　PWM 生成（边缘或中间对齐模式）
　　单脉冲模式输出
　　可使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路。
　　如下事件发生时产生中断/DMA：
　　更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化（通过软件或者内部/外部触发）
　　触发事件（计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数）
　　输入捕获
　　输出比较
　　知识小卡片结束啦~
　　接下来开始配置TIM2，首先选择TIM2，我们的目的是每1us计数一次 ，所以定时器的频率需要在1Mhz， 时钟源选择内部时钟：
　　
　　接下来是对TIM2的参数设置，参照数据手册中的RCC时钟树，TIM2内部时钟来源是PCLK1 = 80Mhz，，所以预分频系数设置为80，即可得到1Mhz的计数频率。
　　计数周期设为60000，实际测试情况下，大约60000us对应的实际距离是10m（实际中也用不到这么大）：
　　
　　配置串口
　　开发板板载了一个CH340换串口，连接到USART1。
　　接下来开始配置USART1：
　　
　　配置时钟树
　　STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：
　　
　　生成工程设置
　　
　　代码生成设置
　　最后设置生成独立的初始化文件：
　　
　　生成代码
　　点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：
　　
　　3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码
　　1. printf重定向
　　2. 添加us级延时函数
　　使用时注意根据自己的处理器主频修改：
　　
　　3. 编写驱动
　　因为超声波模块往往需要多个，所以采用面向对象的思想设计，将每个模块封装为一个设备对象。
　　HC_SR04.h
　　/**
　　* @Copyright （c） 2021，mculover666 All rights reserved
　　* @filename HC_SR04.c
　　* @breif Drive HC_SR04 based on stm32 tim peripheral
　　* @changelog v1.0 mculover666 2021/5/9
　　* v1.1 mculover666 2021/5/12 add object design
　　*/
　　#ifndef _HC_SR04_H_
　　#define _HC_SR04_H_
　　#include “stm32f1xx.h”
　　#include “core_delay.h”
　　typedef struct hc_sr04_device_st {
　　GPIO_TypeDef *trig_port;
　　uint16_t trig_pin;
　　GPIO_TypeDef *echo_port;
　　uint16_t echo_pin;
　　TIM_HandleTypeDef *tim; //us级硬件定时器
　　double distance; //测算距离
　　} hc_sr04_device_t;
　　/* us级延时函数 */
　　#define HC_SR04_Delay_Us（n） CPU_TS_Tmr_Delay_US（n）
　　void HC_SR04_Init（hc_sr04_device_t *hc_sr04_device）;
　　int HC_SR04_Measure（hc_sr04_device_t *hc_sr04_device）;
　　#endif /* _HC_SR04_H_ */
　　HC_SR04.c
　　/**
　　* @Copyright （c） 2021，mculover666 All rights reserved
　　* @filename HC_SR04.c
　　* @breif Drive HC_SR04 based on stm32 tim peripheral
　　* @changelog v1.0 mculover666 2021/5/9
　　* v1.1 mculover666 2021/5/12 add object design
　　*/
　　#include “HC_SR04.h”
　　#include 《stdio.h》
　　/**
　　* @brief pend the mutex to protect tim.
　　* @param none
　　* @return none
　　* @note it will be need if you use rtos
　　*/
　　static void HC_SRO4_Mutex_Pend（）
　　{
　　//add your code here
　　}
　　/**
　　* @brief post the mutex to protect tim.
　　* @param none
　　* @return none
　　* @note it will be need if you use rtos
　　*/
　　static void HC_SRO4_Mutex_Post（）
　　{
　　//add your code here
　　}
　　/**
　　* @brief hc_sr04_device object initialization.
　　* @param hc_sr04_device the pointer of the hc_sr04_device_t object
　　* @return none
　　*/
　　void HC_SR04_Init（hc_sr04_device_t *hc_sr04_device）
　　{
　　// the gpio and tim is initialized in main
　　}
　　/**
　　* @brief Send trig signal.
　　* @param hc_sr04_device the pointer of the hc_sr04_device_t object
　　* @return none
　　*/
　　static void HC_SR04_Start（hc_sr04_device_t *hc_sr04_device）
　　{
　　/* output high level */
　　HAL_GPIO_WritePin（hc_sr04_device-》trig_port， hc_sr04_device-》trig_pin， GPIO_PIN_SET）;
　　/* maintain high level at least 10us */
　　CPU_TS_Tmr_Delay_US（10）;
　　/* resume low level */
　　HAL_GPIO_WritePin（hc_sr04_device-》trig_port， hc_sr04_device-》trig_pin， GPIO_PIN_RESET）;
　　}
　　/**
　　* @brief Measure the high level time of the echo signal.
　　* @param hc_sr04_device the pointer of the hc_sr04_device_t object
　　* @return errcode
　　* @retval 0 success
　　* @retval -1 fail
　　*/
　　int HC_SR04_Measure（hc_sr04_device_t *hc_sr04_device）
　　{
　　uint32_t tick_us;
　　HC_SRO4_Mutex_Pend（）;
　　HC_SR04_Start（hc_sr04_device）;
　　__HAL_TIM_SetCounter（hc_sr04_device-》tim， 0）;
　　/* waitting for start of the high level through echo pin */
　　while （HAL_GPIO_ReadPin（hc_sr04_device-》echo_port， hc_sr04_device-》echo_pin） == GPIO_PIN_RESET）;
　　/* start the tim and enable the interrupt */
　　HAL_TIM_Base_Start（hc_sr04_device-》tim）;
　　/* waitting for end of the high level through echo pin */
　　while （HAL_GPIO_ReadPin（hc_sr04_device-》echo_port， hc_sr04_device-》echo_pin） == GPIO_PIN_SET）;
　　/* stop the tim */
　　HAL_TIM_Base_Stop（hc_sr04_device-》tim）;
　　/* get the time of high level */
　　tick_us = __HAL_TIM_GetCounter（hc_sr04_device-》tim）;
　　/* calc distance in unit cm */
　　hc_sr04_device-》distance = （double）（tick_us/1000000.0） * 340.0 / 2.0 *100.0;
　　HC_SRO4_Mutex_Post（）;
　　return 0;
　　}
　　测试结果
　　在main.c中包含驱动头文件：
　　#include 《stdio.h》
　　#include “HC_SR04.h”
　　在main函数中创建设备对象：
　　/* USER CODE BEGIN 1 */
　　int ret;
　　hc_sr04_device_t hc_sr04_device1;
　　/* USER CODE END 1 */
　　编写测试代码：
　　/* USER CODE BEGIN 2 */
　　printf（“HC-SR04 Module Test By Mculover666rn”）;
　　hc_sr04_device1.trig_port = GPIOB;
　　hc_sr04_device1.trig_pin = GPIO_PIN_8;
　　hc_sr04_device1.echo_port = GPIOB;
　　hc_sr04_device1.echo_pin = GPIO_PIN_9;
　　hc_sr04_device1.tim = &htim2;
　　HC_SR04_Init（&hc_sr04_device1）;
　　/* USER CODE END 2 */
　　/* Infinite loop */
　　/* USER CODE BEGIN WHILE */
　　while （1）
　　{
　　/* USER CODE END WHILE */
　　/* USER CODE BEGIN 3 */
　　ret = HC_SR04_Measure（&hc_sr04_device1）;
　　if （ret 《 0） {
　　printf（“measure failrn”）;
　　}
　　printf（“distance：%.2f cmrn”， hc_sr04_device1.distance）;
　　HAL_Delay（1000）;
　　}
　　/* USER CODE END 3 */
　　测试结果为：