目录
- 定时器TIM
- 1. 定时器基础知识
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- 1.1 STM32F10X系列总共最多有八个定时器
- 1.2 三种STM32定时器的区别
- 2. 基本定时器
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- 2.1 基本定时器的结构框图
- 2.2 定时时间的计算
- 2.3 基本定时器的功能
- 3. 通用定时器
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- 3.1 功能和特点
- 3.2 计数器模式
- 3.3 通用定时器框图
- 3.4 常用库函数
- 3.5 定时器中断控制LED灯
定时器TIM
1. 定时器基础知识
用来定时的机器，存在于STM32单片机中的一个外设。STM32总共具有8个定时器，分别是2个高级定时器(TIM1、TIM8)，4个通用定时器(TIM2、TIM3、TIM4、TIM5) 和 2个基本定时器(TIM6、TIM7)，如下图所示：
1.1 STM32F10X系列总共最多有八个定时器
1.2 三种STM32定时器的区别
即：高级定时器具有捕获比较通道和互补输出，通用定时器只具捕获比较通道，基本定时器没有以上两者。
高级定时器（如TIM1、TIM8）：
- 具有捕获/比较通道（用于PWM生成、输入捕获等）。
- 支持互补输出（常用于电机控制，提供死区时间保护）。
通用定时器（如TIM2–TIM5）：
- 具有捕获/比较通道。
- 不支持互补输出（或仅部分型号支持）。
基本定时器（如TIM6、TIM7）：
- 不支持捕获/比较通道。
- 不支持互补输出。
- 仅用于简单的定时功能（如产生定时中断）。
2. 基本定时器
2.1 基本定时器的结构框图
1、时钟源 2、控制器 3、时基单元
时钟源
- 时钟源来自RCC的TIMx_CLK(属于内部的CK_INIT)
控制器
- 控制器用于控制定时器：复位、使能、计数、触发ADC
- 涉及到的寄存器：CR1/2,DIER,EGR,SR
时基 (定时器的心脏)
- 定时器最重要的就是时基部分：包括预分频器、计数器、自动重装载寄存器
- 预分频器：1-16位预分频器PSC对内部时钟CK_PSC进行分频之后，得到计数器时钟CK_INT=CK_PSC/(PSC+1) CNT在计数器时钟的驱动下开始计数，计数一次的时间为1/CK_INT
- 计数器、重装在寄存器：定时器使能（CEN置1）后，计数器CNT在CK_CNT驱动下计数，当CNT值与ARR的设定值相等时就自动生成事件并CNT自动清零，然后自动重新开始计数，如此重复以上过程。
影子寄存器 1.PSC和ARR都有影子寄存器，功能框图上有个影子 2.影子寄存器的存在起到一个缓冲的作用，用户值->寄存器->影子寄存器->起作用，如果不使用影子寄存器则用户值在写到寄存器之后则里面起作用，ARR影子， TIMx_CR1:APRE位控制。
2.2 定时时间的计算
- PSC=72-1,定时器的频率 = 72M/(PSC+1) = 1MHZ
- ARR = 1000 -1,从0计数到999，则计了1000次
- 中断周期T = 1000 * 1 /1 000 000 = 1ms
2.3 基本定时器的功能
1、计数器为16bit，只能向上计数，只有TIM6和TIM7 2、没有外部的GPIO，是内部资源，只能用来定时 3、时钟来自于PCLK1，为72M，可实现1~65536分频
3. 通用定时器
3.1 功能和特点
STM32的众多定时器中我们使用最多的是高级定时器和通用定时器，而高级定时器一般也是用作通用定时器的功能。下面我们就以通用定时器为例进行讲解，其功能和特点包括：
- 位于低速的APB1总线上 (APB1)。
- 16位向上、向下、向下/向下(中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。
- 16位可编程 (可实时修改) 预分频器 (TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为1 ~ 65535之间的任意数值。
- 4个独立通道 (TIMx_CH1~4)，这些通道可以用来作为：
- 输入捕获（Input Capture）
- 输出比较（Output Compare）
- PWM生成
- 单脉冲模式（One Pulse Mode）
- 可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用1个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。
- 如下事件发生时产生中断/DMA（6个独立的IRQ/DMA请求生成器）：
- 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化（通过软件或者内部/外部触发）
- 触发事件（计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数）
- 输入捕获
- 输出比较
- 支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路
- 触发输入作为外部时钟或者按周期的电源管理
- STM32的通用定时器可以被用于：测量外部信号的脉冲长度（输入捕获）或者产生输出波形（输出比较和PWM）等。
- 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相共享的任何资源。
3.2 计数器模式
通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式
- 向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件
- 向下计数模式：计数器从自动装载入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，产生一个计数器溢出事件
- 中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数
3.3 通用定时器框图
框图可以分为四个大部分，分别是： ① 时钟产生器部分 ② 时基单元部分 ③ 输入捕获部分 ④ 输出比较部分
时钟产生部分 ① 内部时钟（CK_INT） ② 外部时钟模式1：外部触发输入（ETR） ③ 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Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。 ④ 外部时钟模式2：外部输入脚（TIx）
时基单元 时基单元就是定时器框图的第二部分，它包括三个寄存器，分别是：计数器寄存器（TIMx_CNT）、预分频器寄存器（TIMx_PSC）和自动装载寄存器（TIMx_ARR）。对这三个寄存器的介绍如下： 计数器寄存器（TIMx_CNT） 向上计数、向下计数或者中心对齐计数； 预分频器寄存器（TIMx_PSC） 可将时钟频率按1到65535之间的任意值进行分频，可在运行时改变其设置值； 自动装载寄存器（TIMx_ARR） 如果TIMx_CR1寄存器中的ARPE位为0，ARR寄存器的内容将直接写入影子寄存器；如果ARPE为1，ARR寄存器的那日将在每次的更新时间UEV发生时，传送到影子寄存器；如果TIM1_CR1中的UDIS位为0，当计数器产生溢出条件时，产生更新事件。
输入捕获通道 1、IC1、2、IC3、4可以分别通过软件设置将其映射到TI1、TI2和TI3、TI4； 2、4个16位捕获/比较寄存器可以编程用于存放检测到对应的每一次输入捕捉时计数器的值； 3、当产生一次捕获，相应的CCxIF标志位被置1，同时如果中断或DMA请求使能，则产生中断或DMA请求； 4、如果当CCxIF标志位已经为1，当又产生一个捕获，则捕获溢出标志位CCxOF将被置1。
输出比较通道
- PWM模式运行产生：
- 定时器2、3、4可以产生独立的信号：频率和占空比可以进行如下设定——一个自动重载寄存器用于设定PWM的周期；每个PWM通道有一个捕获/比较寄存器用于设定占空时间。
- 两种可设置PWM模式：
- 边沿对齐模式
- 中心对齐模式
3.4 常用库函数
定时器参数初始化函数：
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
结构体内部成员：
时基初始化结构体:
typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler; //分频因子
uint16_t TIM_CounterMode; //计数模式，基本定时器只能向上计数
uint16_t TIM_Period; //自动重装载值
uint16_t TIM_ClockDivision; //外部输入时钟分频因子，基本定时器没有
uint8_t TIM_RepetitionCounter; //重复计数值，基本定时器没有，高级定时器专用
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
常用的库函数：
定时器使能函数：
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
定时器中断使能函数：
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
void TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode);
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
定时器标志位获取与清除：
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
3.5 定时器中断控制LED灯
软件流程设计
- 初始化系统
- 初始化定时器和LED的IO时钟、初始化LED的引脚IO
- 使能定时器时钟、初始化定时器、开启中断配置、使能定时器
- 编写定时器中断函数
- 定时器时间 = (ARR+1)*(PSC+1)/72 000 000
// tim.h 头文件
#ifndef TIM_H
#defineTIM_H
void Base_TIM_Init(void);
#endif
// tim.c 源文件
#include "stm32f10x.h"
#include "tim.h"
// 优先级分组配置
void Base_TIM_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeInitStruct;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
// ÓÅÏȼ¶·Ö×éÅäÖÃ
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIM_TimeInitStruct.TIM_Prescaler = 7200–1;// 分频因子, 不能超过65535
TIM_TimeInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;// 向上计数模式
TIM_TimeInitStruct.TIM_Period = 10000–1;// 自动重装载值, 不能超过65535
TIM_TimeInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;// 外部输入时钟分频因子
TIM_TimeInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;// 重复计数值, 高级定时器专用
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeInitStruct);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);// 配置定时器的中断使能
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);// 使能定时器
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);
}
// main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "LED.h"
#include "tim.h"
void delay(uint16_t time)
{
uint16_t i=0;
while(time—)
{
i = 12000;
while(i—);
}
}
int main()
{
LED_Init();
Base_TIM_Init();
while(1)
{
}
}
// 定时器 TIM2 的中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
// 如果定时器发生了中断
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
delay(1000);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
delay(1000);
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
