定时器学习笔记1

一、什么是定时器？

1.定时器本质上是一个硬件计数器，它依靠时钟脉冲进行计数，当计数值达到预设值时可以触发中断或事件。通过控制计数频率和计数范围，我们可以实现各种与时间相关的功能。

2.STM32定时器家族

STM32中的定时器根据复杂程度分为三类：

二、定时器的核心组件：

• 时钟源

  • 内部时钟（CK_INT）：来自APB总线，通常为72MHz或经过预分频后的频率。

  • 外部时钟（TIx、ETR）：通过引脚输入脉冲计数。

  • 其他：ITRx（其他定时器级联）、内部触发等。

• 预分频器（PSC）
  对时钟源进行分频，得到计数器实际使用的时钟频率。
  计数器时钟 = 定时器时钟 / (PSC + 1)

• 计数器（CNT）
  16位或32位寄存器，存储当前计数值。

• 自动重装载寄存器（ARR）
  存放计数上限值。当CNT达到ARR时，会清零并重新开始计数（或向下计数到0），同时可产生更新事件/中断。

4. 三种基本计数模式

• 向上计数：CNT从0递增到ARR，然后重置为0，产生溢出事件。

• 向下计数：CNT从ARR递减到0，重置为ARR，产生下溢事件。

• 中央对齐模式：先向上计数到ARR，再向下计数到0，如此循环，每个周期产生两次溢出（上溢和下溢）。

5. 定时器的常见应用场景

• 定时中断：产生固定时间间隔的中断（如1ms触发一次）。

• PWM输出：通过输出比较通道生成占空比可调的方波。

• 输入捕获：测量外部信号的频率、脉宽。

• 编码器接口：直接连接正交编码器读取电机转速和方向。

• 单脉冲模式：输出一个特定宽度的脉冲。

6. 如何配置一个定时器（以通用定时器TIM3为例）

1.使能TIM3时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

2.配置时基单元（预分频器PSC,自动重装载ARR）

配置时基单元的本质：时基单元是硬件定时器的核心组成部分。配置时基单元，本质上就是设置定时器的时间基准，也就是决定定时器“滴答”一次需要多长时间。

• PSC（预分频器，Prescaler）： 定时器通常连接到一个高速时钟（例如72MHz或168MHz）。预分频器的作用是将这个高速时钟的频率分频，降低到一个合适的值。例如，将72MHz时钟除以7200，得到10kHz的计数时钟。

• ARR（自动重装载寄存器，Auto-Reload Register）： 这指定了计数的上限。定时器从0开始计数，一直数到ARR设置的值。

• CNT（计数器，Counter）： 这是当前计数值。

配置时基单元的目的：
通过组合上述参数，您可以精确控制定时器的溢出频率（即定时中断的频率）或PWM（脉宽调制）的周期。

计算公式示例：
定时器中断频率 = （定时器输入时钟） / [（PSC + 1） * （ARR + 1） ]

举例：

如果您想让定时器每1毫秒中断一次，您就需要配置时基单元：

1.选择时钟源。

2.设置PSC和ARR的值，使得 （时钟频率） / （分频系数 * 计数值） = 1000 Hz（即1ms）。

程序演示：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 9999; // ARR重装载
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; // PSC预分频器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分割（一般用不到）
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

3.使能更新中断

TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);

4.配置NVIC:（作用是使能 TIM3 的中断，并设置该中断的优先级。）

1. NVIC 是什么？

NVIC 是 Cortex-M 内核中负责管理中断的模块。它可以：

• 使能/禁用某个外设的中断请求。

• 设置中断的抢占优先级和子优先级（用于中断嵌套）。

• 处理中断的硬件响应。程序演示：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//指定要配置的中断通道，对应 TIM3 的中断向量号
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//设置该中断的抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置该中断响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能 TIM3 的中断请求
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3. 关于优先级分组的补充说明

在配置上述优先级之前，通常需要先调用 NVIC_PriorityGroupConfig() 函数来设置优先级分组。优先级分组决定了抢占优先级和子优先级各占多少位（例如，分组为 NVIC_PriorityGroup_2 表示 2 位抢占优先级，2 位子优先级）。这段代码中没有显示分组设置，但在实际项目中，一般在系统初始化阶段会设置一次。

• 如果未设置分组，默认可能是所有位都用于抢占优先级（取决于复位值），建议明确配置分组以避免混乱。

• 抢占优先级和子优先级的数值范围取决于分组配置（例如，分组2下，抢占优先级可取 0~3，子优先级可取 0~3）。

5.使能TIM3计数器：

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

6.编写中断服务函数：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
// 用户代码：翻转LED等
GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_13); // 假设LED在PC13
}
}

三、常见问题：

1.定时器不工作：

检查时钟是否开始，是否使能中断，NVIC，时基单元配置是否正确

2.定时器如何计算时间：

定时时间=（PSC+1）*(ARR+1)/定时器时钟频率

3.如何选择定时器：

简单定时：基本定时器

PWM或输入捕获：通用定时器

电机控制：高级定时器