STM32定时器与m序列生成器技术文档
1. 概述
本文档基于STM32微控制器，详细讲解了如何配置定时器（TIM2）以及如何利用定时器中断生成m序列。代码实现了以下功能：
- 定时器2（TIM2）的初始化与中断配置：定时器2被配置为向上计数模式，周期为849，溢出时触发中断。
- m序列生成器：基于线性反馈移位寄存器（LFSR）算法生成伪随机序列，并通过GPIO引脚输出。
- 定时器中断回调函数：在定时器溢出时调用m序列生成函数，输出m序列位。
2. 代码结构
2.1 主函数（main.c）
主函数负责初始化系统时钟、GPIO、定时器，并启动定时器中断。
关键代码
int main(void)
{
HAL_Init(); // 初始化HAL库
SystemClock_Config(); // 配置系统时钟
MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO
MX_TIM2_Init(); // 初始化定时器2
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 启动定时器2中断
while (1) { } // 主循环
}功能说明
HAL_Init()：初始化STM32的HAL库。SystemClock_Config()：配置系统时钟为外部高速时钟（HSE），并通过PLL倍频。MX_GPIO_Init()：初始化GPIO引脚（用于输出m序列）。MX_TIM2_Init()：初始化定时器2，配置为向上计数模式，周期为849。HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2)：启动定时器2的中断功能。
2.2 定时器初始化（tim.c）
定时器初始化代码配置了定时器2的时钟源、计数器模式、周期等参数，并启用定时器中断。
关键代码
void MX_TIM2_Init(void)
{
htim2.Instance = TIM2;
htim2.Init.Prescaler = 0; // 预分频器为0
htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数模式
htim2.Init.Period = 849; // 计数器周期为849
htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 时钟不分频
htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; // 使能自动重装载
HAL_TIM_Base_Init(&htim2); // 初始化定时器
}功能说明
- 预分频器（Prescaler）：设置为0，表示不对时钟进行分频。
- 计数器模式（CounterMode）：向上计数模式，计数器从0计数到849后溢出。
- 周期（Period）：计数器周期为849，溢出时触发中断。这就是200k的输入ck
- 自动重装载（AutoReloadPreload）：使能自动重装载功能，确保计数器溢出后自动重置。
2.3 m序列生成器
m序列生成器基于线性反馈移位寄存器（LFSR）算法，生成伪随机序列并通过GPIO引脚输出。
关键代码
// m序列生成函数
uint8_t generate_mbo(void)
{
static uint8_t m = 0x01;
uint8_t feedback;
feedback = ((m >> 0) ^ (m >> 2) ^ (m >> 3) ^ (m >> 4)) & 0x01; // 反馈多项式
m = (m >> 1) | (feedback << 7); // 更新LFSR状态
return m & 0x01; // 返回当前m序列位
}
// m序列输出函数
void m_seq(void) {
uint8_t mbo = generate_mbo(); // 生成m序列位
if (mbo) {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET); // 输出高电平
} else {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); // 输出低电平
}
}功能说明
- LFSR算法：使用反馈多项式
x^4 + x^3 + x^2 + 1生成m序列。 - GPIO输出：通过
GPIOA_PIN_2输出m序列位，高电平表示1，低电平表示0。
2.4 定时器中断回调函数
定时器溢出时触发中断，调用m_seq()函数输出m序列位。
关键代码
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
if (htim->Instance == TIM2) { // 检查是否是定时器2触发的中断
m_seq(); // 调用m序列输出函数
}
}功能说明
- 每次定时器2溢出时，调用
m_seq()函数生成并输出一个m序列位。 - 定时器2的中断频率由系统时钟和定时器周期决定，就是我们题目要的200k
3. 系统时钟配置
系统时钟配置为外部高速时钟（HSE），并通过PLL倍频到较高的频率。
关键代码
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 使用外部高速时钟
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 使能HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 使能PLL
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // PLL时钟源为HSE
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV2; // PLL预分频
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 85; // PLL倍频系数
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2; // PLL输出分频
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct); // 配置系统时钟
}功能说明
- 使用外部高速时钟（HSE）作为系统时钟源。
- 通过PLL倍频到较高的频率（具体频率由
PLLN决定）。
4. 总结
本文档详细讲解了STM32定时器2的配置与m序列生成器的实现。通过定时器中断，周期性生成并输出m序列位。代码结构清晰，功能明确，适合用于数字通信系统中的基带信号生成。后续可以根据需求调整定时器周期、m序列长度等参数，扩展更多功能。
附录：代码文件
main.c：主函数与m序列生成器实现。tim.c：定时器2的初始化与中断配置。- 省略gpio.c初始化
SystemClock_Config()：系统时钟配置函数。