タイマー割り込みとLED点滅

1.本日の内容

(1) STM32マイコン(nucleo f401RE)を使用して、タイマー割り込みにより、LEDの点滅を行う。

・目次

タイマー割り込みとLED点滅
- 1.本日の内容
- 2.内容
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2.内容

(1) やる内容の詳細

　　・STM32マイコン(nucleo f401RE)を使用して、タイマー割り込みにより、LEDの点滅を行う。
　　　点滅：1秒点灯、1秒消灯の繰り返し。　

　　・CubeMxによる。タイマ割り込みの設定方法について。　

　　・タイマ割り込みの開始の仕方

　　・タイマー割り込みとは

　　　　100ミリ秒ごとといった、決まった時間ごとに割り込み処理を発生させる。

　　　　定期的に処理が呼び出され、その処理を定期的に行なうことができる。

(2) 使用部品

個数	部品名	型番
1	USBケーブル	USBミニBタイプ
1	mbed（マイコンボード)	nucleo f401RE

(3) STM32CubeMXの設定、プログラムを出力

　　CubeMXの設定の詳細は下記を参照

　　→STM32マイコン学習_1(環境の導入：CubeMXとTrueStdio) - Project_OKI’s diary

　　(a)使用ピンを設定
　　　・PA5：GPIO_Output
　　　
　　(b)使用するピンの名前を変更　
　　　・PA5→右クリック→Enter Username→LED1とする。

　　(c) 割り込み設定
　　　・System Core → RCCをクリック
　　　・High Speed Clock(HSE)を、Crystal/Ceramic Resonatorに設定
　　　　→内部水晶振動子などを使用する。
　　　　→外部からクロックを入力する場合は、「BYPASS Clock Source」に設定。
　　　
　　(d) タイマーの設定(ここで何ms毎に処理するか設定)
　　　・TimersのTIM3をクリック
　　　・Clock Source を Internal Clock に設定
　　　・Parameter Settingsタブをクリック
　　　・Prescalerを　　　　1000-1
　　　・Counter Periodを　16000-1
　　　　に設定
　　　・NVIC Settingsタブをクリック
　　　・Enableのチェックを入れる。
　　　※「⚠」のマークが表示されていたり、黄色くなっている場所は
　　　　設定によっては機能が競合するということ。

　　(d)プログラムの出力
　　　・Project Maagerを選択
　　　・Project Nameにプログラムの名前を入力：SW_LED5　　　
　　　　※スペース、空白文字、日本語を含めるとエラーになる場合があるので、使用しない。
　　　・Project Location：プロジェクトを保存する場所
　　　・Application Structure：Advanced （出力するフォルダの構成を選択)
　　　・Toolchain/IDE：TrueSTUDIO(今回は、AtoricTrueStdioを使用するため)

　　(f)GENERATE CODEで、コードを出力
　　(g)Open pROJECTをクリックすると、AtricTrueStdioが自動的に起動される。

(4) AtricTrueStdioでプログラム作成

　　(a) AtricTrueStdioから開く場合(上記(g)をした場合は不要)
　　　・AtricTrueStdioを起動
　　　・インポート元のディレクトリをクリック
　　　・CubeMXで作成した場所を指定
　　　・フォルダーにSW_LED5(作成したプロジェクトの名前)が表示
　　　・チェックされているのを確認して、終了をクリック

　(b) プログラムの書き込み
　　　・トンカチマークをクリックして、ビルドする。
　　　・エラーが出ないことを確認する。
　　　・下記プログラムを記載する。

/* USER CODE BEGIN 2 */
  //TIM3開始
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
/* USER CODE END 2 */

//タイマー割り込み実行関数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	if(htim == &htim3){	//TIM3割り込み処理
		//LED点灯時は、LEDを消灯。　LED消灯時は、LEDを点灯する。
		HAL_GPIO_TogglePin(LEDOUT1_GPIO_Port,LED1_Pin);
	}
}
/* USER CODE END 4 */

(5) プログラムの説明
　(a)PrescalerとCounter Periodの設定値について
　　・PrescalerとCounter Period、APBの値によって、割り込みタイミング[s]が決定する。
　　・APBは、Clock Configurationの値が参照される。
　　・今回は、TIM3を使用するので、APB1を参照し、16MHzとなる。
　　　→APB1：TIM2, 3, 4, 5,

　　　　APB2： TIM1, 9, 10, 11
　　　　参照：STM32F401xEのデータシートのP.14

　(b) 割り込みタイミング[sec]の計算
　　　・計算式：
　　　　タイマカウントの動作タイミングをf[Hz]とすると。
　　　　f = APB1/(Counter Period+1)/(Prescaler+1)

　　　　今回の場合：
　　　　APB1 　　　　　= 16000000
　　　　Counter Period = 16000-1
　　　　Prescaler 　　 = 1000 - 1
　　　　より
　　　　f = 16000000/(16000-1+1)/(1000-1+1)
　　　　　= 1[Hz]
　　　　f[Hz] = 1/s[sec]　より
　　　　s = 1/f
　　　　　=1 [sec] となる。
　　　　つまり、1秒に一回、TIM3の割り込み処理が動作するということ。

　(c) 式から、設定したい秒数をPrescalerの値によって決める。
　　　例えば、10msに1回、動作させたいと考える。　
　　　その場合、PrescalerとCoutenter Periodは、いくつにすればよいか。
　　　簡単なのは、Counter Periodの値をAPB1/1000に固定する。

　　つまりCounter Period-1 = APB1/1000とする。

　　今回の場合で考えると、CounterPeriod = 16000000/1000-1になる。

　　CounterPeriod = 16000-1

　　そうすれば、下記の形でPrescalerが計算できる。

　　　T[Hz] = APB1/(APB1/1000)/(Prescaler + 1)になる。
　　　　　　=1000/(Prescaler + 1)
　　　(Prescaler + 1) = 1000/T
　　　　　　　　　　 =1000 * s
　　　 Prescaler　　 =1000 * s - 1
　　　で、計算することができる。
　　　例：10msに設定したい場合
Prescaler = 　1000*10/1000 -1
　　　　　　　　= 10 - 1　と設定すれば、10msごとに割り込み処理が入る。
　　　同様に、100msと設定したい場合は、
　　　Prescaler = 100 -1 とすればよい。

　　　注意点：PrescalerとCouter Periodは、16bit(65535)までしか設定できない。

　　※CounterPeriod = 16000-1, Prescaler = 10-1 とすると10msごとに割り込みが入る。

　(c) HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
　　　・タイマー割り込みをEnableにする。
　　　・引数(&htim3)のタイマー割り込みを使用可能とする。(この場合はTIM3)
　　　
　(d)void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
　　・タイマー割り込みを実行するための関数

(e) if(htim == &htim3){ }
　　　・TIM3の実行、TIM3が動作すると、{}の中を実行する。
　　　参考：https://babyron64.hatenablog.com/entry/2018/07/31/000537

作成の参考動画：