前言

定時器作為微控制器不可缺少的外設(shè)，在STM32中也是如此。相信不少初學(xué)者學(xué)到定時器的時候?qū)TM32的學(xué)習(xí)熱情就大打折扣甚至想要放棄了，因為這一部分知識確實比較復(fù)雜。但是，如果你在之前對GPIO、串口通信、外部中斷的學(xué)習(xí)中把這些外設(shè)掌握了的話，學(xué)習(xí)這個新知識并不難。

例本章共計1萬余字，從STM32定時器的原理、寄存器介紹、定時器配置以及定時器的幾個常用的功能（如定時器中斷、定時器輸出比較PWM波形、定時器輸入捕獲測電平長度、定時器編碼器模式應(yīng)用等）的使用方法來教大家掌握定時器這一外設(shè)。

一、定時器基本介紹

1. STM32定時器

1、上來說就是用來定時的機器，是存在于STM32單片機中的一個外設(shè)。STM32總共有8個定時器，分別是2個高級定時器（TIM1、TIM8），4個通用定時器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）和2個基本定時器（TIM5、TIM6），如下圖所示：

這三種定時器的區(qū)別如下：

即：高級定時器具有捕獲/比較通道和互補輸出，通用定時器只有捕獲/比較通道，基本定時器沒有以上兩者。

2. 通用定時器功能和特點

STM32的眾多定時器中我們使用最多的是高級定時器和通用定時器，而高級定時器一般也是用作通用定時器的功能，下面我們就以通用定時器為例進行講解，其功能和特點包括：

位于低速的APB1總線上(APB1)

16 位向上、向下、向上/向下(中心對齊)計數(shù)模式，自動裝載計數(shù)器（TIMx_CNT）。

16 位可編程(可以實時修改)預(yù)分頻器(TIMx_PSC)，計數(shù)器時鐘頻率的分頻系數(shù) 為 1～65535 之間的任意數(shù)值。

4 個獨立通道（TIMx_CH1~4），這些通道可以用來作為：

① 輸入捕獲 

    ② 輸出比較

    ③ PWM 生成(邊緣或中間對齊模式) 

    ④ 單脈沖模式輸出

• 可使用外部信號（TIMx_ETR）控制定時器和定時器互連（可以用 1 個定時器控制另外一個定時器）的同步電路。
• 如下事件發(fā)生時產(chǎn)生中斷/DMA（6個獨立的IRQ/DMA請求生成器）：

  ①更新：計數(shù)器向上溢出/向下溢出，計數(shù)器初始化(通過軟件或者內(nèi)部/外部觸發(fā)) 
  
    ②觸發(fā)事件(計數(shù)器啟動、停止、初始化或者由內(nèi)部/外部觸發(fā)計數(shù)) 
  
    ③輸入捕獲 
  
    ④輸出比較 
  
    ⑤支持針對定位的增量(正交)編碼器和霍爾傳感器電路 
  
    ⑥觸發(fā)輸入作為外部時鐘或者按周期的電流管理
  

STM32 的通用定時器可以被用于：測量輸入信號的脈沖長度(輸入捕獲)或者產(chǎn)生輸出波形(輸出比較和 PWM)等。

使用定時器預(yù)分頻器和 RCC 時鐘控制器預(yù)分頻器，脈沖長度和波形周期可以在幾個微秒到幾個毫秒間調(diào)整。STM32 的每個通用定時器都是完全獨立的，沒有互相共享的任何資源。

3. 計數(shù)器模式

通用定時器可以向上計數(shù)、向下計數(shù)、向上向下雙向計數(shù)模式。

①向上計數(shù)模式：計數(shù)器從0計數(shù)到自動加載值(TIMx_ARR)，然后重新從0開始計數(shù)并且產(chǎn)生一個計數(shù)器溢出事件。

②向下計數(shù)模式：計數(shù)器從自動裝入的值(TIMx_ARR)開始向下計數(shù)到0，然后從自動裝入的值重新開始，并產(chǎn)生一個計數(shù)器向下溢出事件。

③中央對齊模式（向上/向下計數(shù)）：計數(shù)器從0開始計數(shù)到自動裝入的值-1，產(chǎn)生一個計數(shù)器溢出事件，然后向下計數(shù)到1并且產(chǎn)生一個計數(shù)器溢出事件；然后再從0開始重新計數(shù)。

** 4. 定時器工作原理**

a.定時器框圖

下面就是STM32定時器的工作款圖了，是學(xué)習(xí)STM32定時器必須要掌握的。很多學(xué)習(xí)者學(xué)會了通過庫函數(shù)來配置定時器，實現(xiàn)了簡單的應(yīng)用卻忽略了基本原理，這就對導(dǎo)致在復(fù)雜應(yīng)用的設(shè)計上出現(xiàn)低級的錯誤。所以建議讀者認真掌握定時器的工作框圖，明白內(nèi)在的原理。

框圖可以分為四個大部分（用紅色筆表示出），分別是：①時鐘產(chǎn)生器部分，②時基單元部分，③輸入捕獲部分、④輸出比較部分。

b.時鐘產(chǎn)生器部分

在第一部分時鐘選擇上，STM32定時器有四種時鐘源選擇（圖中藍色筆標(biāo)識），分別是：

①內(nèi)部時鐘(CK_INT)

②外部時鐘模式：外部觸發(fā)輸入(ETR)

③內(nèi)部觸發(fā)輸入(ITRx)：使用一個定時器作為另一個定時器的預(yù)分頻器，如可以配置一個定時器Timer1而作為另一個定時器Timer2的預(yù)分頻器。

④外部時鐘模式：外部輸入腳(TIx)

這四種情況可由右圖表示：

其中，內(nèi)部觸發(fā)輸入口1~4除了ITR1/ITR2/ITR3/ITR4之外還有一種情況：用一個定時器作為另一個定時器的分頻器。

外部捕獲比較引腳有兩種，分別是：

引腳1：TI1FP1或TI1F_ED

引腳2：TI2FP2

c.時基單元

時基單元就是定時器框圖的第二部分，它包括三個寄存器，分別是：計數(shù)器寄存器（TIMx_CNT)、預(yù)分頻器寄存器（TIMx_PSC)和自動裝載寄存器（TIMx_ARR)。對這三個寄存器的介紹如下：

計數(shù)器寄存器（TIMx_CNT)

向上計數(shù)、向下計數(shù)或者中心對齊計數(shù)；

計數(shù)器寄存器（TIMx_CNT)

可將時鐘頻率按1到65535之間的任意值進行分頻，可在運行時改變其設(shè)置值；

自動裝載寄存器（TIMx_ARR)

如果TIMx_CR1寄存器中的ARPE位為0，ARR寄存器的內(nèi)容將直接寫入影子寄存器；如果ARPE為1，ARR寄存器的那日同將在每次的更新時間UEV發(fā)生時，傳送到影子寄存器；

如果TIM1_CR1中的UDIS位為0，當(dāng)計數(shù)器產(chǎn)生溢出條件時，產(chǎn)生更新事件。

d.輸入捕獲通道

IC1、2和IC3、4可以分別通過軟件設(shè)置將其映射到TI1、TI2和TI3、TI4;

4個16位捕捉比較寄存器可以編程用于存放檢測到對應(yīng)的每一次輸入捕捉時計數(shù)器的值;

當(dāng)產(chǎn)生一次捕捉，相應(yīng)的CCxIF標(biāo)志位被置1;同時如果中斷或DMA請求使能，則產(chǎn)生中斷或DMA請求。

如果當(dāng)CCxIF標(biāo)志位已經(jīng)為1，當(dāng)又產(chǎn)生一個捕捉，則捕捉溢出標(biāo)志位CCxOF將被置1。

v

e.輸出比較通道（PWM）

PWM模式運行產(chǎn)生:

定時器2、3和4可以產(chǎn)生4獨立的信號

    頻率和占空比可以進行如下設(shè)定:

            一個自動重載寄存器用于設(shè)定PWM的周期;

            每個PWM通道有一個捕捉比較寄存器用于設(shè)定占空時間。

            例如:產(chǎn)生一個40KHz的PWM信號:在定時器2的時鐘為72MHz下，占空比為50% :

                    預(yù)分頻寄存器設(shè)置為0 (計數(shù)器的時鐘為TIM1CLK/(O+1))，自動重載寄存器設(shè)為                         1799，CCRx寄存器設(shè)為899。

兩種可設(shè)置PWM模式:

邊沿對齊模式

    中心對齊模式

二、定時器中斷應(yīng)用

1.內(nèi)部時鐘選擇

除非APB1的分頻系數(shù)是1，否則通用定時器的時鐘等于APB1時鐘的2倍。

默認調(diào)用SystemInit函數(shù)情況下：

SYSCLK=72M

AHB時鐘=72M

APB1時鐘=36M

所以APB1的分頻系數(shù)=AHB/APB1時鐘=2

所以，通用定時器時鐘CK_INT=2*36M=72M

2.計數(shù)器模式

向下計數(shù)模式：（時鐘分頻因子=1）

• 向下計數(shù)模式：（時鐘分頻因子=1）

中央對齊計數(shù)模式：（時鐘分頻因子=1 ARR=6）

** 3.定時器中斷實驗相關(guān)寄存器**

• 計數(shù)器當(dāng)前值寄存器CNT

• 預(yù)分頻寄存器TIMx_PSC

• 自動重裝載寄存器（TIMx_ARR)

• 控制寄存器1（TIMx_CR1）

• DMA中斷使能寄存器（TIMx_DIER）