STM32 定时器(级联实现32位定时器)

在STM32F103微控制器中，通过主从定时器模式将两个16位定时器级联为32位定时器，可显著扩展定时范围（最长可达数天）。以下是实现原理、配置步骤及代码示例：

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⚙️ ​一、实现原理​

1. ​级联核心机制​

   • 主定时器（如TIM2）：配置为周期性更新事件（如1ms），通过内部触发线（ITRx）输出触发信号。
   • 从定时器 （如TIM3）：工作于外部时钟模式 （TIM_SlaveMode_External1），将主定时器的触发信号作为计数时钟源。
   • 协同计数 ：主定时器每溢出一次，从定时器计数值加1，实现主定时器周期 × 从定时器ARR值的扩展定时。

2. ​32位扩展计算​

   • 主定时器周期：Tmaster=(PSCmaster+1)×(ARRmaster+1) / fclock
   • 总定时周期：Ttotal=Tmaster×(ARRslave+1)
   • 最大定时范围：若 ARRslave=65535（16位），则总定时范围扩展至32位（约49.7天 @72MHz）。

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🔧 ​二、配置步骤与代码（标准库实现）​​

​1. 硬件连接与时钟设置​

• 内部触发线选择 ：

  主定时器	从定时器	内部触发线（ITRx）
  TIM2	TIM3	ITR1
  TIM3	TIM4	ITR2

• 使能时钟 ：

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

​2. 主定时器配置（TIM2）​​

void TIM2_Master_Config(uint32_t prescaler, uint32_t period) 
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    // 时基单元：1ms周期示例（72MHz时钟）
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = prescaler;     // 预分频值（72-1 → 1MHz）
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = period;          // 重装载值（1000-1 → 1ms）
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 触发输出：更新事件作为触发源
    TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);
    TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

​3. 从定时器配置（TIM3）​​

void TIM3_Slave_Config(uint32_t slave_period) 
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    // 时基单元：计数主定时器的溢出次数
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = slave_period;     // 从定时器ARR（扩展定时范围）
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;             // 无分频
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 从模式：外部时钟模式 + ITR1触发
    TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_ITR1);        // TIM2触发TIM3
    TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_External1); // 外部信号驱动计数
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);        // 使能更新中断
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

​4. 中断配置（处理定时完成事件）​​

void NVIC_Config(void)
 {
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;      // TIM3中断通道
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

// TIM3中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void) 
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) 
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
        // 此处执行定时完成后的任务（如翻转LED、触发操作）
    }
}

​5. 主函数调用​

int main(void) 
{
    // 配置60秒定时：主定时器1ms周期，从定时器计数60,000次（60s/1ms）
    TIM2_Master_Config(72-1, 1000-1);  // 1ms周期
    TIM3_Slave_Config(60000-1);         // 60秒总定时
    NVIC_Config();
    while(1);
}

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⚠️ ​三、关键注意事项​

1. ​触发模式匹配​

   • 主定时器需选择 TIM_TRGOSource_Update（更新事件触发）。
   • 从定时器必须选 TIM_SlaveMode_External1（外部时钟模式）。

2. ​中断优化​

   • 仅需处理从定时器的更新中断，避免主定时器中断占用资源。
   • 若需超高精度，禁用全局中断期间操作计数器。

3. ​预分频与周期计算​

   • 主定时器周期不宜过短（避免高频触发导致从定时器计数溢出）。
   • 最大扩展周期公式：Tmax=72MHz(65535+1)×(65535+1)≈59.65小时

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💡 ​四、应用场景​

• 长周期任务：数据日志定时存储、设备状态巡检（小时/天级）。
• 步进电机控制 ：精确输出指定数量的PWM脉冲（如
  实现3个脉冲输出）。
• 低功耗定时唤醒：休眠模式下由级联定时器唤醒系统。

通过此方案，可将STM32F103的定时能力扩展至32位，兼顾精度与灵活性。实际代码需根据时钟频率调整预分频和ARR值。