前言

定時器作為微控制器不可缺少的外設，在STM32中也是如此。相信不少初學者學到定時器的時候對STM32的學習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雜。但是，如果你在之前對GPIO、串口通信、外部中斷的學習中把這些外設掌握了的話，學習這個新知識并不難。

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用等）的使用方法來教大家掌握定時器這一外設。

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。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)計數模式，自動裝載計數器（TIMx_CNT）。

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

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。
• 如下事件發生時產生中斷/DMA（6個獨立的IRQ/DMA請求生成器）：

  ①更新：計數器向上溢出/向下溢出，計數器初始化(通過軟件或者內部/外部觸發) 
  
    ②觸發事件(計數器啟動、停止、初始化或者由內部/外部觸發計數) 
  
    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)或者產生輸出波形(輸出比較和 PWM)等。

使用定時器預分頻器和 RCC 時鐘控制器預分頻器，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. 計數器模式

通用定時器可以向上計數、向下計數、向上向下雙向計數模式。

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

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

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

** 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，是學習STM32定時器必須要掌握的。很多學習者學會了通過庫函數來配置定時器，實現了簡單的應用卻忽略了基本原理，這就對導致在復雜應用的設計上出現低級的錯誤。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（圖中藍色筆標識），分別是：

①內部時鐘(CK_INT)

②外部時鐘模式：外部觸發輸入(ETR)

③內部觸發輸入(ITRx)：使用一個定時器作為另一個定時器的預分頻器，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，內部觸發輸入口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：計數器寄存器（TIMx_CNT)、預分頻器寄存器（TIMx_PSC)和自動裝載寄存器（TIMx_ARR)。對這三個寄存器的介紹如下：

計數器寄存器（TIMx_CNT)

向上計數、向下計數或者中心對齊計數；

計數器寄存器（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發生時，傳送到影子寄存器；

如果TIM1_CR1中的UDIS位為0，當計數器產生溢出條件時，產生更新事件。

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的每一次輸入捕捉時計數器的值;

當產生一次捕捉，相應的CCxIF標志位被置1;同時如果中斷或DMA請求使能，則產生中斷或DMA請求。

如果當CCxIF標志位已經為1，當又產生一個捕捉，則捕捉溢出標志位CCxOF將被置1。

v

e.輸出比較通道（PWM）

PWM模式運行產生:

定時器2、3和4可以產生4獨立的信號

    頻率和占空比可以進行如下設定:

            一個自動重載寄存器用于設定PWM的周期;

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

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

                    預分頻寄存器設置為0 (計數器的時鐘為TIM1CLK/(O+1))，自動重載寄存器設為                         1799，CCRx寄存器設為899。

兩種可設置PWM模式:

邊沿對齊模式

    中心對齊模式

二、定時器中斷應用

1.內部時鐘選擇

除非APB1的分頻系數是1，否則通用定時器的時鐘等于APB1時鐘的2倍。

默認調用SystemInit函數情況下：

SYSCLK=72M

AHB時鐘=72M

APB1時鐘=36M

所以APB1的分頻系數=AHB/APB1時鐘=2

所以，通用定時器時鐘CK_INT=2*36M=72M

2.計數器模式

向下計數模式：（時鐘分頻因子=1）

• 向下計數模式：（時鐘分頻因子=1）

中央對齊計數模式：（時鐘分頻因子=1 ARR=6）

** 3.定時器中斷實驗相關寄存器**

• 計數器當前值寄存器CNT

• 預分頻寄存器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）