STM32定时器溢出的工作原理是什么？

从来没有一个外设能够这么骚~那说的就是定时器了，或者说没有了定时器的MCU就不完整。

 

只能说没有定时器的单片机不值得被爱

OKOK，不骚了，这篇文章就是回答几个在我研究过程中比较疑惑的问题。

所以是可以确定一点的就是，如果你想让你的定时器非常精确，那你一定要有一个很稳的时基，这里就是时钟树。

痛苦的回忆来了，具体要查你的定时器在哪里挂着

还想骂的一点是，不知道为什么定时器还排起了辈分按说是从简单到难，但是ARM构架似乎是一把梭哈。

事实上大多数文章都是拿这个图说事情的，我也不能免俗

 

这个可编程定时器的主要部分是一个带有自动重装载的16位累加计数器，计数器的时钟通过一个预分频器得到。 

软件可以读写计数器、自动重装载寄存器和预分频寄存器，即使计数器运行时也可以操作。 这个的优点就是可以在运行时改变定时器的计数功能。

时基单元包含： 

这三个寄存器之间的关系正是本文要说明的

写32的对这个不陌生吧？

那你一定知道，这个就叫定时器的溢出时间

定时器溢出是指定时器在计数过程中由于计数器位数有限,导致计数值从最大值溢出到0的情况。这一般会触发定时器溢出中断,用于周期性任务调度。

定时器溢出的工作原理是:

定时器包含一个计数器寄存器,例如16位,则可以计数0-65535。

定时器以某个时钟频率进行计数累加。

当计数值增大到计数器的最大值65535时,在下一个时钟沿到来时,计数器会重新循环回0。

这就是溢出情况,在硬件上会触发溢出标志位。

如果溢出中断被使能,则会触发中断服务程序。

这样每当定时器计数一次0-65535的周期,就会触发一次溢出中断。

通过设置定时器的预分频和定时周期,可以确定溢出中断的周期。

在中断服务程序中可以进行需要周期执行的任务,例如定时发送、系统节拍等。

OK，溢出时间就是一个计数值（其实是一种标志），和你的手表上面的秒针一样。假如你还是看不懂，那你看我以前写的文章吧。

关于单片机定时器的个人看法

51单片机定时器详细全解.上

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ESP8266定时器.上

51单片计4种定时器应用场景详解

现在继续说，上面的Tout是两个寄存器的值控制的，直观的来说，我们就关心比值而已，但是具体他们两个怎么给，是没有文章给的，那鄙人就斗胆给出看法。

 

STM32定时器中的ARR和PSC寄存器分别用于设置定时器的自动重装载值和预分频系数,它们共同决定了定时器的溢出时间。

ARR寄存器:自动重装载寄存器,包含一个32位的值,用于设置定时器从0开始计数到ARR值后再清零的循环周期。这个周期时间就是定时器的溢出时间。

PSC寄存器:预分频寄存器,包含一个16位的值,可以对定时器的时钟进行预分频,即将外部时钟频率分频后用于定时器计数。

溢出时间计算:

周期时间 = (PSC+1) * (ARR+1) / 时钟频率

举例: 时钟频率=1MHz

如果PSC=9,ARR=999

则周期时间 = (10*1000)/1MHz = 10ms

通过调整PSC和ARR的值,可以获得需要的溢出周期时间。

所以简单来说,PSC控制分频比例,ARR控制计数最大值,两者结合产生定时器的溢出周期及中断间隔时间。

好像也和其它的文章没有不一样，那假如这样呢？

对于STM32定时器的ARR和PSC寄存器在设置定时周期时间时,通常的考虑是:   优先设置PSC进行分频,将时钟频率降低到某个合适的范围。 然后设置ARR的值来获得想要的定时周期。 这样的主要考虑有: PSC决定了计数器计数的速度,ARR则决定了计数的最大值。  

在主链路上面

  如果不设置PSC,在高频时钟下ARR的计数速度会非常快,难以达到较长定时周期。 分频比PSC设置合理,可以让计数速度在一个易控制的范围内。 一般将PSC设置为能让计数周期在1ms到几十ms的范围内。   而后通过ARR的值刚好可以让计数刚好溢出,得到想要的定时。   所以通常情况下,会首先考虑PSC的分频比,然后再设置ARR计数周期的值,PSC对定时周期影响较大。   如果时钟源较低频,可直接设置较大的ARR值,不必过多分频。   那简单的设计一个东西先，  

对于使用STM32定时器进行精确计时和定时操作,一个通用的设计思路是:

选择一个定时器,例如TIM2。

配置定时器的时钟源,预分频值PSC和自动重装载ARR,以生成想要的定时周期,例如设置为1ms。

配置定时器工作在计数模式,从0开始向上计数,到ARR值产生更新中断或溢出中断。

在中断服务函数中,检查当前的计数值,根据所设定的定时需求执行操作:

通过不断比较当前计数值,当计数到设定定时周期时,执行所需的处理操作。

定时精度取决于定时器时钟源频率,可以通过配置更高频率时钟来获得更高精度。

再给出寄存器的一些干预场景

生成定时中断

ARR设置中断周期,例如设置为1000,则每1000计数周期会触发一次更新中断。

PSC设置时钟分频系数,例如分频比为7200,时钟频率72MHz。则中断周期为1000 * 7200 / 72000000 = 0.1s。

输入捕获

当外部信号被捕获时,会写入定时器的捕获寄存器中。

可以设置两个通道捕获,通过读取两个寄存器的值计算出信号的周期、频率、占空比等。

输出比较输出PWM

ARR设置PWM的周期,PSC设置分频系数。

通过输出比较寄存器可改变PWM的占空比。

编码器模式

使用两个定时器设置为编码器模式,可读取编码器的计数值。

其中PSC可设置编码计数的分频系数。

设定软件定时器

在中断或程序中,每次读取定时器计数值,与上次值作差计算时间差。

PSC和ARR设定计数范围。

让我来一个漂亮的收尾，ARR和PSC这两个寄存器主要影响定时器的以下两个方面:

影响定时器的计数范围

ARR determines定时器计数器计数的最大值。ARR为16位,则计数范围为0-65535。

PSC为定时器输入时钟设置预分频系数,将输入时钟分频后作为计数时钟。

PSC越大,实际计数速度越慢,计数范围相应变大。

影响定时器的溢出周期

定时器以分频后的时钟计数,当计数值增大到ARR的值时,会触发溢出。

溢出周期= (PSC+1) * (ARR+1) / 时钟频率

所以改变PSC和ARR可以改变溢出周期,从而改变中断周期。

总结一下:

ARR直接决定计数器的计数范围

PSC决定计数器计数的速度

两者一同决定定时器的溢出周期时间

审核编辑：刘清