STM32定时器

STM32F103系列芯片拥有多种定时器，包括基本定时器、通用定时器和高级定时器，每种定时器都具有一些特定的功能。

计数模式

向上计数：计数器从0计数到自动重装载值（ARR），然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
向下计数：计数器从自动重装载值（ARR）开始向下计数到0，然后重新从自动重装载值（ARR）开始向下计数，并且产生一个计数器溢出事件。
向上向下双向计数（中央对齐模式）：计数器从0开始计数到自动重装载值-1，产生一个计数器溢出事件，然后计数器从ARR开始向下计数，计数到1再次产生一个计数器溢出事件，以此往复。

定时器工作原理

STM32F103系统构架知：TIM1、8在APB2上，TIM2、3、4、5、6、7在APB1上，APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速72MHz。

基本定时器：TIM6、TIM7

TIM6、TIM7定时器主要功能:16位自动重装载累加计算器，16位可编程预分频器（1~65536），触发DAC的同步电路、产生DMA中断请求。

基本定时器框图
时钟源： STM32F103基本定时器的时钟源，可以使用内部时钟源或外部时钟源。当使用内部时钟源(CN_INT)时，计时器的时钟频率由STM32内部时钟提供。当使用外部时钟源时，计时器的时钟频率由外部时钟信号提供，可以使用外部晶体振荡器、RC振荡器等外部时钟源。

预分频器：PSC预分频寄存器，用于设定定时器时钟的分频系数。

CNT计数器：用于记录定时器的当前值，从0开始计数，当CNT到达ARR时计数器重新从0开始计数（向上计数模式）。

自动重装载寄存器：ARR用于设定计时器的计时时长，当CNT到达该值时自动重新计数。

如何定时呢？
首先确定TIM6\TIM7时钟源（内部时钟CK_INT）经APB1预分频后分频提供，如果APB1预分频系数是1则频率不变，在库函数中APB1预分频的系数是2，即PCLK1=36MHz，所以定时器的时钟频率TIMxCLK为72Mhz（36*2）

计数器计数的计算方式：

CK_CNT = TIMxCLK/(PSC+1)     //CK_CNT最大65536

PSC是预分频器值

定时时间计算（计数器的中断周期*中断的次数）：

Tout = ((ARR+1)*(PSC+1))/TIMxCLK

假设需要计时1s产生一次中断（已知TIMxCLk为72MHz）：
先设ARR值为9999（ARR+1就是10000）
1 = （10000（PSC+1））/72000000*
因此PSC=7199

所以CK_CNT计算有什么用？

假设PSC是7199 所以CN_CNK=1000（hz）的时钟  计数一次花费时间1/1000 = 0.0001s = 0.1ms
所以Tout = (ARR+1)*(0.0001) 已知定时1s = Tout  所以ARR = 9999

示例代码

使用定时器TIM6中断方法控制LED灯闪烁，设置定时器1s中断一次，中断服务函数中控制LED实现LED闪烁功能。

定时器头文件定义

#ifndef __TIME_H
#define __TIME_H#include "stm32f10x.h"#define TIM         TIM4    
#define TIM_CLK     RCC_APB1Periph_TIM4     //RCC时钟
#define TIM_ARR     10000-1                 //定义ARR值
#define TIM_PSC     7200-1                  //定义PSC值
#define TIM_IRQ     TIM4_IRQn               //定义中断编号
#define TIM_IRQHandler TIM4_IRQHandler      //重定义中断函数void TIM_Init_Config(void);     #endif /* __TIME_H */

定时器源文件

#include "bsp_time.h"//中断优先级配置
void TIM_NVIC_Config(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);             //设置优先级分组NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM_IRQ;               //指定需要配置的中断信号NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;   //先占优先级 1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;          //从优先级   1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;             //使能NVICNVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                             //初始化NVIC寄存器
}//定时器配置
void TIM_Init_Config(void){TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;RCC_APB1PeriphClockCmd(TIM_CLK, ENABLE);                    //开启TIM4定时器所对应的APB1总线时钟TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = TIM_PSC;             //设置TIM4的预分频系数TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数模式设置为递增模式TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = TIM_ARR;                //设置TIM4自动重载寄存器的值，用于设定定时器的定时时长TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //设置TIM4的时钟分割比，即分割细度
//    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM, &TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_ITConfig(TIM, TIM_IT_Update, ENABLE);//使能TIM4的溢出中断，将TIM_IT_Update设置为ENABLE即可。这一步非常重要，否则定时器无法产生中断信号，不会触发相应的中断服务程序。TIM_NVIC_Config();TIM_Cmd(TIM, ENABLE);   //使能定时器 -- 开启定时器
}

中断函数

//"stm32f10x_it.c"源文件
void TIM_IRQHandler(void){if(TIM_GetITStatus(TIM, TIM_IT_Update)!= RESET){LED_TOGGLE;TIM_ClearITPendingBit(TIM, TIM_IT_Update);}
}

代码讲解

定时器结构体成员

/*** @brief  TIM Time Base Init structure definition* @note   This structure is used with all TIMx except for TIM6 and TIM7.    */typedef struct
{uint16_t TIM_Prescaler;         /*!< Specifies the prescaler value used to divide the TIM clock.This parameter can be a number between 0x0000 and 0xFFFF */uint16_t TIM_CounterMode;       /*!< Specifies the counter mode.This parameter can be a value of @ref TIM_Counter_Mode */uint16_t TIM_Period;            /*!< Specifies the period value to be loaded into the activeAuto-Reload Register at the next update event.This parameter must be a number between 0x0000 and 0xFFFF.  */uint16_t TIM_ClockDivision;     /*!< Specifies the clock division.This parameter can be a value of @ref TIM_Clock_Division_CKD */uint8_t TIM_RepetitionCounter;  /*!< Specifies the repetition counter value. Each time the RCR downcounterreaches zero, an update event is generated and counting restartsfrom the RCR value (N).This means in PWM mode that (N+1) corresponds to:- the number of PWM periods in edge-aligned mode- the number of half PWM period in center-aligned modeThis parameter must be a number between 0x00 and 0xFF.@note This parameter is valid only for TIM1 and TIM8. */
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

TIM_Prescaler：指分配器的预分频值，一般为一定的预定值，大小范围为0到65536
TIM_CounterMode：指定时器的计数模式，一般有递增和递减模式

#define TIM_CounterMode_Up                 ((uint16_t)0x0000)
#define TIM_CounterMode_Down               ((uint16_t)0x0010)
#define TIM_CounterMode_CenterAligned1     ((uint16_t)0x0020)
#define TIM_CounterMode_CenterAligned2     ((uint16_t)0x0040)
#define TIM_CounterMode_CenterAligned3     ((uint16_t)0x0060)

TIM_Period：定时器的自动重装载值，大小范围为0到65536
TIM_ClockDivision：TIM的时钟分割比，即分割细度
TIM_RepetitionCounter： 指定TIM1和TIM8定时器的重复计数器值。当重复计数器的值减少到0时，将会产生一个溢出事件，并将TIMx的计数器重新从重复计数器的值开始计数。

定时器初始化函数

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)    //x从1到17

TIMx：定时器选择，可从1到17

使能/失能中断溢出函数

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)    //x从1到17

开启/关闭定时器函数

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)    //x从1到17

定时器中断标志位获取和清除

FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);        //获取定时器中断标志状态，检查x定时器是否发生中断事件//TIM_FLAG是需要检测的中断标志
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);                  //清除定时器中断标志，将x定时器指定的中断标志清零ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);              //获取定时器中断状态，检查x定时器是否产生中断信号//TIM_IT用于检测需要的中断源void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);            //清除定时器的中断状态

定时器中断标志状态函数一般先于定时器中断状态函数使用，并且在启用中断之前使用它们以确保不会丢失年中断信号；定时器中断状态函数则用于在ISR（中断服务程序）中检查中断状态。

通用定时器：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5

定时器时钟来源：

• 内部定时器（CK_INT）
• 外部时钟模式1：外部输入脚（TIx）
• 外部时钟模式2：外部触发输入（ETR）
• 内部触发输入（ITRx）：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器作为另一个定时器的预分频器。

编程步骤：

• 配置系统时钟
• 配置NVIC
• 配置定时器
• 配置定时器中断服务函数

高级定时器：TIM1、TIM8

待补写

定时器PWM输出原理

PWM输出就是对外输出脉宽（占空比）可调的方波信号，信号频率由自动重装载寄存器ARR的值决定，占空比由比较寄存器CCR的值决定。

通用定时器3控制通道1输出PWM脉冲

从上图通用定时器框图可以看出一个定时器只有一个计数器，所以同一个定时器输出的PWM频率是一样的，可以改变的是占空比大小（可以通过改变比较寄存器改变占空比大小）。

查看定时器TIM3复用的引脚图，如下所示

代码

PWM头文件定义

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
#include "stm32f10x.h"#define PWM_TIM     TIM3
#define PWM_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3#define PWM_TIM_GPIP_PORT   GPIOA
#define PWM_TIM_GPIO_CLK    RCC_APB2Periph_GPIOA
#define PWM_TIM_GPIO_Pin    GPIO_Pin_6void PWM_TIM_Mode_Init(uint16_t freq, uint16_t duty);#endif /* __PWM_H */

PWM源文件

#include "bsp_pwm.h"/**
* @brief 初始化PWM的GPIO为复用模式
*
* @retval None
*/
void PWM_TIM_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(PWM_TIM_GPIO_CLK, ENABLE);   //开启GPIOA时钟GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = PWM_TIM_GPIO_Pin;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        //设置引脚为复用推挽输出模式GPIO_Init(PWM_TIM_GPIP_PORT, &GPIO_InitStruct);     //初始化函数
}/**
* @brief 初始化TIM为PWM输出模式
*
* @param freq PWM的频率（kHz）
* @param duty PWM的占空比（0~100）
* @retval None
*/
void PWM_TIM_Mode_Init(uint16_t freq, uint16_t duty){uint16_t arr = 36000/freq;      //freq是频率，单位是khz   //将频率PWM_TIM_GPIO_Init();//配置定时器TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;//开启定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(PWM_TIM_CLK, ENABLE);TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr-1;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =1; //时钟预分频数  设置频率f = 36mhz  因为 t = TIMx_CLK/(PSC+1) --> t = 1/(36Mhz) --> f = 1/t  --> f = 1/t = 36mhzTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0;   //采样分频TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;    //计数模式TIM_TimeBaseInit(PWM_TIM, &TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;      //设置为PWM1模式TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  //输出使能TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (arr+1)*duty/100-1;    //设置占空比TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;      //输出极性//初始化PWM_TIM输出比较通道1TIM_OC1Init(PWM_TIM, &TIM_OCInitStruct);//使能OC1输出比较多预装载以及TIMx的配置寄存器TIM_OC1PreloadConfig(PWM_TIM, TIM_OCPreload_Enable);//开启定时器TIM_Cmd(PWM_TIM,ENABLE);
}

主程序

PWM_TIM_Mode_Init(20, 80);    //初始化时调用一次即可

TIM_OCInitTypeDef结构体讲解

typedef struct
{uint16_t TIM_OCMode;        /*!< 指定TIM输出比较的模式 */uint16_t TIM_OutputState;   /*!< 指定TIM输出比较通道的输出状态（开启或关闭） */uint16_t TIM_OutputNState;  /*!< 指定TIM互补输出比较通道的输出状态（开启或者关闭），只对定时器TIM1、TIM8有效 */uint16_t TIM_Pulse;         /*!< 指定TIM输出比较通道的占空比 */uint16_t TIM_OCPolarity;    /*!< 指定TIM输出比较通道的极性 */uint16_t TIM_OCNPolarity;   /*!< 指定TIM互补输出比较通道的极性 */uint16_t TIM_OCIdleState;   /*!< 指定TIM输出比较通道在闲置或者空档时的输出电平状态 */uint16_t TIM_OCNIdleState;  /*!< 指定TIM互补输出比较通道在空档状态下输出的电平状态 */
} TIM_OCInitTypeDef;

ARR决定PWM周期
CCRx决定PWM占空比大小
ARR计算：

由Tout = ((ARR+1)*(PSC+1))/TIMxCLK           --   已知TIMxCLK = 72Mhz且PSC设置为1
因此T=(arr+1)/36            -- 已知 t = 1/f
所以1/f = (arr+1)/36  
得 arr = 36000/f

总结

要多用，要多用！

参考资料

https://www.bilibili.com/video/BV1b54y1m71K/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=101ae2594bcc6dbee11cc6670869bc2ehttps://blog.csdn.net/qq_44016222/article/details/123507270?spm=1001.2100.3001.7377&utm_medium=distribute.pc_feed_blog_category.none-task-blog-classify_tag-20-123507270-null-null.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_feed_blog_category.none-task-blog-classify_tag-20-123507270-null-null.nonecasehttps://www.guyuehome.com/39703#%E4%B8%89%E3%80%81%E5%AE%9A%E6%97%B6%E5%99%A8%E8%BE%93%E5%87%BAPWMhttps://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/79996222