给出实验3的基础实验和扩展实验代码，只能用文档中的库函数编写

### 实验三：GD32F303ZKT6 微控制器的定时器实验

#### 基础实验：LED1 发光二极管的闪烁

**实验目的**：
1. 使用定时器 1 (TIMER1) 实现 LED1 发光二极管的闪烁，闪烁频率为 0.5 秒。

**实验代码**：

#include "gd32f30x.h"

// 初始化定时器 1
void timer1_init(void)
{
    // 使能 TIM1 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIM1);
    
    // 配置定时器参数
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_initpara.prescaler = (SystemCoreClock / 1000000 - 1); // 1us 分频
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 500000; // 500ms
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM1, &timer_initpara);

    // 使能定时器 1 更新中断
    timer_interrupt_enable(TIM1, TIMER_INT_UP);

    // 使能定时器 1
    timer_enable(TIM1);
}

// 定时器 1 中断服务函数
void TIMER1_IRQHandler(void)
{
    if (RESET != timer_interrupt_flag_get(TIM1, TIMER_INT_FLAG_UP))
    {
        // 清除定时器 1 更新中断标志
        timer_interrupt_flag_clear(TIM1, TIMER_INT_FLAG_UP);

        // 切换 LED1 的状态
        gpio_bit_toggle(GPIOB, GPIO_PIN_0);
    }
}

// 主函数
int main(void)
{
    // 使能 GPIOB 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

    // 配置 PB0 为推挽输出
    gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);

    // 初始化定时器 1
    timer1_init();

    // 使能定时器 1 中断
    nvic_irq_enable(TIMER1_IRQn, 0, 0);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

#### 扩展实验

##### 1. 将基础实验实现的内容改为中断方式实现

**实验代码**：
已在基础实验中实现。

##### 2. 利用定时器 2 (TIMER2) 的中断方式实现对 8 位共阴动态显示数码管的动态描述显示，扫描时间间隔为 1 ms，将自己的完整学号以左流水的方式显示在数码管上，流水的速度为 0.5 秒。

**实验代码**：

#include "gd32f30x.h"

#define SEGMENT_COUNT 8
#define DIGIT_COUNT 4

// 学号数组
uint8_t student_id[] = {0x31, 0x32, 0x33, 0x34}; // 示例学号，实际使用时替换为自己的学号

// 数码管段码表
const uint8_t segment_code[10] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90};

// 初始化定时器 2
void timer2_init(void)
{
    // 使能 TIM2 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIM2);
    
    // 配置定时器参数
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_initpara.prescaler = (SystemCoreClock / 1000000 - 1); // 1us 分频
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 1000; // 1ms
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM2, &timer_initpara);

    // 使能定时器 2 更新中断
    timer_interrupt_enable(TIM2, TIMER_INT_UP);

    // 使能定时器 2
    timer_enable(TIM2);
}

// 初始化 GPIO
void gpio_init_digital_display(void)
{
    // 使能 GPIOF 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOF);

    // 配置 PF0-PF7 为推挽输出
    gpio_init(GPIOF, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 |
                                                     GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);

    // 配置 PF8-PF15 为推挽输出
    gpio_init(GPIOF, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 |
                                                     GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15);
}

// 显示数码管
void display_digit(uint8_t digit, uint8_t value)
{
    // 设置段码
    gpio_port_write(GPIOF, (segment_code[value] << 0) | (1 << (digit + 8)));
}

// 定时器 2 中断服务函数
void TIMER2_IRQHandler(void)
{
    static uint8_t current_digit = 0;
    static uint8_t current_index = 0;

    if (RESET != timer_interrupt_flag_get(TIM2, TIMER_INT_FLAG_UP))
    {
        // 清除定时器 2 更新中断标志
        timer_interrupt_flag_clear(TIM2, TIMER_INT_FLAG_UP);

        // 显示当前数码管
        display_digit(current_digit, student_id[current_index]);

        // 更新当前数码管索引
        current_digit = (current_digit + 1) % DIGIT_COUNT;

        // 更新当前学号索引
        if (++current_index >= sizeof(student_id)) {
            current_index = 0;
        }

        // 每 500 次中断切换一次学号
        if ((current_digit == 0) && (current_index == 0)) {
            current_index = (current_index + 1) % sizeof(student_id);
        }
    }
}

// 主函数
int main(void)
{
    // 初始化 GPIO
    gpio_init_digital_display();

    // 初始化定时器 2
    timer2_init();

    // 使能定时器 2 中断
    nvic_irq_enable(TIMER2_IRQn, 0, 0);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

##### 3. 利用定时器 3 (TIMER3) 的中断方式实现对行阳列阴的 8x8 点阵 LED 的驱动，并在 8x8 点阵 LED 上循环显示数字 0-9。

**实验代码**：

#include "gd32f30x.h"

#define ROW_COUNT 8
#define COL_COUNT 8

// 数字 0-9 对应的点阵图案
const uint8_t digit_patterns[10][8] = {
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0xFF}, // 0
    {0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18}, // 1
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0xFF}, // 2
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x02, 0x02, 0x81, 0x81, 0xFF}, // 3
    {0x81, 0x81, 0x81, 0xFF, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02}, // 4
    {0xFF, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x81, 0x81, 0xFF}, // 5
    {0xFF, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x81, 0x81, 0xFF}, // 6
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02}, // 7
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0xFF}, // 8
    {0xFF, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x02}  // 9
};

// 初始化定时器 3
void timer3_init(void)
{
    // 使能 TIM3 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIM3);
    
    // 配置定时器参数
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_initpara.prescaler = (SystemCoreClock / 1000000 - 1); // 1us 分频
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 1000; // 1ms
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM3, &timer_initpara);

    // 使能定时器 3 更新中断
    timer_interrupt_enable(TIM3, TIMER_INT_UP);

    // 使能定时器 3
    timer_enable(TIM3);
}

// 初始化 GPIO
void gpio_init_matrix_led(void)
{
    // 使能 GPIOB 和 GPIOC 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);

    // 配置 PB0-PB7 为推挽输出
    gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 |
                                                     GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);

    // 配置 PC0-PC7 为推挽输出
    gpio_init(GPIOC, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 |
                                                     GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);
}

// 显示点阵 LED
void display_matrix_led(uint8_t row, uint8_t col_pattern)
{
    // 设置行
    gpio_port_write(GPIOB, ~(1 << row));

    // 设置列
    gpio_port_write(GPIOC, col_pattern);
}

// 定时器 3 中断服务函数
void TIMER3_IRQHandler(void)
{
    static uint8_t current_row = 0;
    static uint8_t current_digit = 0;

    if (RESET != timer_interrupt_flag_get(TIM3, TIMER_INT_FLAG_UP))
    {
        // 清除定时器 3 更新中断标志
        timer_interrupt_flag_clear(TIM3, TIMER_INT_FLAG_UP);

        // 显示当前行
        display_matrix_led(current_row, digit_patterns[current_digit][current_row]);

        // 更新当前行索引
        current_row = (current_row + 1) % ROW_COUNT;

        // 更新当前数字索引
        if (current_row == 0) {
            current_digit = (current_digit + 1) % 10;
        }
    }
}

// 主函数
int main(void)
{
    // 初始化 GPIO
    gpio_init_matrix_led();

    // 初始化定时器 3
    timer3_init();

    // 使能定时器 3 中断
    nvic_irq_enable(TIMER3_IRQn, 0, 0);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

##### 4. 利用定时器 2 (TIMER2) 的 CH2 (PB0) 引脚产生呼吸灯显示效果。

**实验代码**：

#include "gd32f30x.h"

// 初始化定时器 2
void timer2_pwm_init(void)
{
    // 使能 TIM2 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIM2);
    
    // 配置定时器参数
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_initpara.prescaler = (SystemCoreClock / 1000000 - 1); // 1us 分频
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 10000; // 10ms
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;
    timer_init(TIM2, &timer_initpara);

    // 配置 PWM 输出
    timer_channel_parameter_struct channel_initpara;
    channel_initpara.ocpolarity = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
    channel_initpara.ocidlestate = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;
    channel_initpara.octriaload = TIMER_OC_TRIALOAD_ENABLE;
    channel_initpara.ocfast = TIMER_OC_FAST_DISABLE;
    channel_initpara.ocprescaler = TIMER_OC_PRESCALER_1;
    channel_initpara.ocnumpulse = 0;
    channel_initpara.outputstate = TIMER_CCX_ENABLE;
    channel_initpara.outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE;
    channel_initpara.forceoutput = TIMER_OC_FORCE_OUTPUT_CLEAR;
    channel_initpara.channelpinpol = TIMER_CHANNL_INPOLARITY_RISING;
    channel_initpara.channelcomctl = TIMER_CHANNEL_COMCTL_NONE;
    channel_initpara.channelcommask = 0x00;

    // 配置 CH2 为 PWM 输出
    timer_channel_output_config(TIM2, TIMER_CH_2, &channel_initpara);
    timer_channel_output_mode_config(TIM2, TIMER_CH_2, TIMER_OC_MODE_PWM1);
    timer_channel_output_pulse_value_config(TIM2, TIMER_CH_2, 0);
    timer_channel_output_shadow_config(TIM2, TIMER_CH_2, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE);

    // 使能定时器 2
    timer_enable(TIM2);
}

// 主函数
int main(void)
{
    // 使能 GPIOB 时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

    // 配置 PB0 为复用推挽输出
    gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);

    // 初始化定时器 2 PWM
    timer2_pwm_init();

    // 呼吸灯效果
    uint16_t duty_cycle = 0;
    uint16_t direction = 1;

    while (1)
    {
        // 更新占空比
        duty_cycle += direction * 10;
        if (duty_cycle > 1000) {
            duty_cycle = 1000;
            direction = -1;
        } else if (duty_cycle < 0) {
            duty_cycle = 0;
            direction = 1;
        }

        // 设置 PWM 占空比
        timer_channel_output_pulse_value_config(TIM2, TIMER_CH_2, duty_cycle);

        // 延迟
        for (volatile uint32_t i = 0; i < 100000; i++);
    }
}

以上代码展示了如何使用 GD32F303ZKT6 微控制器的定时器功能实现各种实验任务。每个实验都使用了文档中提供的库函数进行初始化和操作。