STM32定时器原理与使用

一、定时器分类

STM32F1 系列中，除了互联型的产品，共有 8 个定时器，分为基本定时器，通用定时器和高级定时器。基本定时器 TIM6 和 TIM7 是一个 16 位的只能向上计数的定时器，只能定时，没有外部 IO。通用定时器 TIM2/3/4/5 是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，每个定时器有四个外部 IO。高级定时器 TIM1/8是一个 16 位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，还可以有三相电机互补输出信号，每个定时器有 8 个外部 IO。

基本定时器的核心是时基，通用计时器和高级定时器也有。

1、时钟源

定时器时钟TIMxCLK，即内部时钟CK_INT，经APB1预分频器后分频提供，如果APB1 预分频系数等于 1，则频率不变，否则频率乘以 2，库函数中 APB1 预分频的系数是 2，即 PCLK1=36M，所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M 。

2、计数器时钟

定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT，用来驱动计数器计数。PSC 是一个16 位的预分频器，可以对定时器时钟 TIMxCLK 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。

具体计算方式为：CK_CNT=TIMxCLK/（PSC+1）。

3.计数器

计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达到自动重装载寄存器的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

4、自动重装载寄存器

自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。

5. 定时时间的计算

定时器的定时时间等于计数器的中断周期乘以中断的次数。计数器在 CK_CNT 的驱动下，计一个数的时间则是 CK_CLK 的倒数，等于：1/（TIMxCLK/（PSC+1）），产生一次中断的时间则等于：1/（CK_CLK * ARR）。如果在中断服务程序里面设置一个变量 time，用来记录中断的次数，那么就可以计算出我们需要的定时时间等于： 1/CK_CLK *（ARR+1）*time。

1.定义

设置等待时间，到达等待时间之后执行指定的硬件操作。

定时器最基本的功能就是定时，比如说定时发送串口数据，定时采集AD数据，也可以产生PWM方波等，定时器产生PWM控制电机状态是工业控制的普通。

2、STM32F4xx系列的芯片：2个高级控制定时器（TIM1和TIM8）、10个通用定时器（10TIM2-TIM5，TIM9-TIM14）、2个基本定时器（TIM6和TIM7）、2个看门狗定时器

具体可参考中文参考手册了解其特性及原理

3、定时器计数模式：

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。

①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。

②向下计数模式：计数器从自动装入的值（TIMx_ARR）开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。

③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并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。

如图：

4、通用定时器工作原理：

● 计数器寄存器 （TIMx_CNT）

● 预分频器寄存器 （TIMx_PSC）

● 自动重载寄存器 （TIMx_ARR）

假如是向上增长模式，计数器（CNT）从0加到自动重载值（ARR），预分频器（PSC）减一次。

时间计算方式：

假设频率为：42M*2 == 84M == 84000000 == 1s //42根据定时器时钟数可知 并且一般都是*2

定时器定时1s产生中断：

ARR = 84000; // 1ms

PSC = 1000; // 1000*1ms == 1s

如图：可知基本定时器的时钟是42M，那么对应*2就是84M=84000000=1S（ARR*PSC）

高级的既是84*2=96M=96000000=1S

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5、定时器中断实现步骤

//5.1、能定时器时钟。

RCC_APB1PeriphClockCmd（）;

//5.2、初始化定时器，配置ARR，PSC。（申明结构体）

TIM_TimeBaseInit（）;

typedef struct

{

uint16_t TIM_Prescaler;

uint16_t TIM_CounterMode;

uint16_t TIM_Period;

uint16_t TIM_ClockDivision;

uint8_t TIM_RepetitionCounter;

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

//5.3、启定时器中断，配置NVIC（申明结构体）

NVIC_Init（）;

进行NVIC中断配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定时器 3 中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级 1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //响应优先级 3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;// ④初始化 NVIC

TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）; //⑤使能定时器 3

//5.4、设置 TIM3_DIER 允许更新中断

TIM_ITConfig（）;

//5.5、使能定时器。

TIM_Cmd（）;

//5.6、编写中断服务函数。

TIMx_IRQHandler（）;

//定时器 3 中断服务函数

void TIM3_IRQHandler（void）

{

if（TIM_GetITStatus（TIM3，TIM_IT_Update）==SET） //溢出中断

{

/*处理的程序段*/

}

TIM_ClearITPendingBit（TIM3，TIM_IT_Update）; //清除中断标志位

}

TIM3_Int_Init（5000-1，8400-1）; //定时器时钟84M，分频系数8400，所以84M/8400=10Khz的计数频率，计数5000次为500ms

void TIM3_Int_Init（u16 arr，u16 psc）

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3，ENABLE）; ///使能TIM3时钟

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; //自动重装载值

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc; //定时器分频

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit（TIM3，&TIM_TimeBaseInitStructure）;//初始化TIM3

TIM_ITConfig（TIM3，TIM_IT_Update，ENABLE）; //允许定时器3更新中断

TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）; //使能定时器3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定时器3中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;

}

//定时器3中断服务函数

void TIM3_IRQHandler（void）

{

if（TIM_GetITStatus（TIM3，TIM_IT_Update）==SET） //溢出中断

{

LED1=！LED1;//DS1翻转

}

TIM_ClearITPendingBit（TIM3，TIM_IT_Update）; //清除中断标志位

}

定时器初始化结构体详解

在标准库函数头文件stm32f10x_tim.h中对定时器外设建立了四个初始化结构体，基本定时器只用到其中一个即TIM_TimeBaseInitTypeDef，其他三个在高级定时器章节讲解。

typedef struct {

uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器

uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式

uint32_t TIM_Period; // 定时器周期

uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频

uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;1234567

（1） TIM_Prescaler：定时器预分频器设置，时钟源经该预分频器才是定时器时钟，它设定TIMx_PSC 寄存器的值。可设置范围为 0 至 65535，实现 1至 65536 分频。

（2） TIM_CounterMode：定时器计数方式，可是在为向上计数、向下计数以及三种中心对齐模式。基本定时器只能是向上计数，即 TIMx_CNT只能从 0开始递增，并且无需初始化。

（3） TIM_Period：定时器周期，实际就是设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为 0至 65535。

（4） TIM_ClockDivision：时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与数字滤波器采样时钟频率分频比，基本定时器没有此功能，不用设置。

（5） TIM_RepetitionCounter：重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容易控制输出 PWM 的个数。这里不用设置。

虽然定时器基本初始化结构体有 5 个成员，但对于基本定时器只需设置其中两个就可以。