2. 定时器中断驱动LED

任务定义

本案例要求使用单片机定时器中断实现LED周期性闪烁（典型周期500ms，亮250ms/灭250ms），核心目标是掌握中断服务程序（ISR）的基本编写方法：包括定时器初始化、中断使能、ISR内标志位处理，以及主循环中的非阻塞任务调度。本案例以STM32F103系列（标准外设库）为硬件平台，代码可直接移植至同等资源MCU。

硬件连接与原理

LED阳极经330Ω限流电阻接PA5，阴极接地。TIM2配置为72MHz时钟下1ms中断周期（预分频72-1，自动重载1000-1），每次中断将全局标志位置1，主循环检测到标志后翻转LED状态并清零标志。该架构将实时性要求高的定时任务从主循环中分离，避免阻塞。

代码实现

// main.c — 定时器中断驱动LED闪烁（STM32F103 + 标准外设库）
#include "stm32f10x.h"

volatile uint8_t tim2_flag = 0;   // 中断标志（在ISR中置1）

// TIM2中断服务程序：每1ms进入一次
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
        tim2_flag = 1;            // 通知主循环执行任务
    }
}

// 定时器初始化：1ms中断周期
void TIM2_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1;         // 72MHz/72 = 1MHz
    TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000 - 1;          // 1MHz计数1000次 = 1ms
    TIM_InitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);

    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);     // 使能更新中断

    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                          // 启动定时器
}

// GPIO初始化：PA5推挽输出
void GPIO_Init_LED(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

int main(void)
{
    uint16_t tick_count = 0;    // 累计中断次数

    GPIO_Init_LED();
    TIM2_Init();

    while (1)
    {
        if (tim2_flag)          // 非阻塞查询标志
        {
            tim2_flag = 0;
            tick_count++;
            if (tick_count >= 250)   // 250ms翻转一次 → 500ms完整周期
            {
                tick_count = 0;
                GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5,
                    (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_5)));
            }
        }
    }
}

编译与烧录

使用Keil MDK5或IAR建立工程，芯片选择STM32F103C8T6，需包含标准外设库文件（stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_tim.c、stm32f10x_rcc.c、misc.c）。编译生成HEX文件后，通过ST-Link或J-Link烧录至目标板。

验证方法与判定标准

静态检查：确认TIM2_IRQHandler函数名与启动文件（startup_stm32f10x_md.s）中的中断向量表一致（TIM2_IRQHandler），否则中断无法正确跳转。

动态验证：将示波器探头接PA5引脚，观察输出波形。预期输出为周期500ms、占空比50%的方波（高电平250ms，低电平250ms）。若使用逻辑分析仪或LED肉眼观察，LED应以2Hz频率闪烁（每秒亮灭各一次）。

判定标准：示波器实测频率为2Hz±5%即判定通过。若LED常亮或常灭，检查GPIO配置极性；若完全不闪烁，优先排查TIM2中断是否使能、NVIC优先级配置是否正确。