stm32的gpio模式到底该怎么选择？（及iic，spi，定时器原理介绍）

1.STM32的GPIO （General Purpose Input/Output）是通用输入输出端口 ，每个GPIO引脚都可以通过软件配置为多种工作模式，以满足不同的应用需求。STM32的GPIO具有高度的灵活性 和丰富的功能，是嵌入式开发中最基础也是最重要的外设之一。

GPIO的基本结构包括：

• 保护二极管：防止引脚电压过高或过低

• 上下拉电阻：可通过寄存器配置

• 施密特触发器：对输入信号进行整形

• 输出驱动器：推挽或开漏输出

GPIO的八种模式如下图所示：

STM32的8种GPIO模式详解

1. 模拟输入模式 (GPIO_Mode_AIN)（ADC专用）

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

模式特点：

• 关闭施密特触发器，引脚直接连接到片上外设

• 禁止内部上拉和下拉电阻

• 引脚处于高阻态，不消耗额外功率

应用场景：

• ADC模数转换：采集模拟传感器信号（温度、光照、电压等）

• DAC数模转换：输出模拟信号时，虽然DAC输出不需要配置GPIO模式，但相关引脚需配置为模拟模式

2. 浮空输入模式 (GPIO_Mode_IN_FLOATING)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

模式特点：

• 施密特触发器开启

• 内部上拉和下拉电阻均断开

• 引脚电平完全由外部电路决定

应用场景：

• 外部中断输入：配合EXTI实现按键中断、信号边沿检测

• 通信线路 ：I2C总线（SDA、SCL需要开漏输出+浮空输入，I2C总线一般配置为开漏输出，浮空输入不需要我们主动配置，除了模拟输入模式下，其它gpio模式下肖特基触发器一直是开着的，也就是gpio的输出模式下输入功能也是一直开着的）

• 电平检测：当外部有确定驱动能力时使用

注意事项：

• 引脚悬空时电平不确定，易受电磁干扰

• 长距离传输时不推荐使用

3. 上拉输入模式 (GPIO_Mode_IPU)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

模式特点：

• 内部上拉电阻接通（约30-50kΩ）

• 无外部信号时，引脚保持高电平

• 施密特触发器开启

应用场景：

• 按键检测：按键一端接地，按下时引脚被拉低

• 数字传感器：读取开关量传感器状态

• 默认高电平信号：确保无输入时为确定状态

4. 下拉输入模式 (GPIO_Mode_IPD)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;

模式特点：

• 内部下拉电阻接通（约30-50kΩ）

• 无外部信号时，引脚保持低电平

• 施密特触发器开启

应用场景：

• 按键检测：按键一端接VCC，按下时引脚被拉高

• 数字传感器：传感器输出高电平有效的场合

• 默认低电平信号：确保无输入时为确定状态

5. 推挽输出模式 (GPIO_Mode_Out_PP)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

模式特点：

• 使用PMOS和NMOS组成推挽结构

• 可主动输出高电平和低电平

• 驱动能力强，高低电平切换速度快

应用场景：

• LED控制：直接驱动LED，无需外部上拉电阻

• 数字传感器控制：驱动需要确定电平的传感器

• 通信协议：SPI、USART等需要强驱动能力的场合

• 电机控制：驱动小型直流电机、步进电机

优势：

• 高低电平都有良好的驱动能力

• 信号完整性好，抗干扰能力强

6. 开漏输出模式 (GPIO_Mode_Out_OD)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

模式特点：

• 只有NMOS管，无上拉MOS管

• 只能主动拉低电平，高电平需要外部上拉

• 支持"线与"连接

应用场景：

• I2C通信：支持多设备总线仲裁

• 电平转换：连接不同电压等级的器件

• 总线驱动：多个开漏输出可以并联连接

• 大电流负载：驱动需要较大电流的负载

7. 复用推挽输出模式 (GPIO_Mode_AF_PP)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

模式特点：

• 引脚连接到片上外设的输出

• 输出结构为推挽模式

• 由外设硬件自动控制输出状态

应用场景：

• SPI通信：MOSI、SCK引脚

• USART通信：TX引脚

• 定时器输出：PWM、脉冲输出

• SDIO接口：CMD、CLK引脚

优势：

• 输出波形质量好

• 驱动能力强

• 由硬件自动控制，节省CPU资源

8. 复用开漏输出模式 (GPIO_Mode_AF_OD)

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

模式特点：

• 引脚连接到片上外设的输出

• 输出结构为开漏模式

• 由外设硬件自动控制输出状态

应用场景：

• I2C通信：SDA、SCL引脚（必须使用开漏模式）

• SMBUS接口：兼容I2C的总线协议

• 多主机通信：支持总线仲裁

总结一下：

四种输入模式：模拟输入adc专用，浮空就是外部是悬空状态易受干扰，上拉就是默认高电平，下拉就是默认低电平，常用于外部中断和按键。

四种输出模式 ：推挽输出高低电平都可输出，常用于pwm输出和spi通信，开漏输出自身只能输出低电平，高电平由外部决定，常用于iic通信；而复用推挽/开漏与推挽/开漏的区别就类似于硬件和软件的区别，如果你使用的是软件iic和spi，那就用推挽/开漏模式，而如果你用硬件iic和spi，那就要用复用推挽/开漏模式。

GPIO输出速度配置

STM32的GPIO输出模式还可以配置速度等级，影响信号的上升/下降时间：

• GPIO_Speed_2MHz：低速模式，降低电磁干扰

• GPIO_Speed_10MHz：中速模式，平衡性能与EMI

• GPIO_Speed_50MHz：高速模式，用于高速通信（SPI、USART）

模式选择总结表

2.I2C 通信详解

I2C以其极简的硬件连接而闻名，只需要两根线即可连接多个设备。

1. 硬件结构

• SDA (Serial Data) ：双向串行数据线，用于传输数据和地址。

• SCL (Serial Clock)：串行时钟线，由主机产生。

2. 通信协议与过程

I2C的通信遵循一个非常严格的格式，由主机控制的时钟同步进行。

一个完整的I2C数据帧包括：

1. 起始条件 (Start Condition)：SCL为高时，SDA出现一个下降沿。通知所有从机开始监听。

2. 从机地址帧 (Slave Address Frame) ：7位（或10位）从机地址 + 1位读写控制位（0表示写，1表示读）。

3. 应答位 (ACK/NACK)：

   • ACK：每传输完一个字节（8位）后，接收方（无论是主机还是从机）在第九个时钟脉冲期间将SDA拉低，表示确认。

   • NACK：如果接收方未拉低SDA（即保持高电平），表示非确认，通常用于终止传输。

4. 数据帧 (Data Frames)：地址帧之后，传输一个或多个8位数据帧，每个数据帧后都紧跟一个ACK/NACK位。

5. 停止条件 (Stop Condition)：SCL为高时，SDA出现一个上升沿。通知通信结束。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/*引脚配置层*/

/**
  * 函    数：I2C写SCL引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SCL的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SCL为低电平，当BitValue为1时，需要置SCL为高电平
  */
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SCL引脚的电平
	Delay_us(10);												//延时10us，防止时序频率超过要求
}

/**
  * 函    数：I2C写SDA引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SDA的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SDA为低电平，当BitValue为1时，需要置SDA为高电平
  */
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SDA引脚的电平，BitValue要实现非0即1的特性
	Delay_us(10);												//延时10us，防止时序频率超过要求
}

/**
  * 函    数：I2C读SDA引脚电平
  * 参    数：无
  * 返 回 值：协议层需要得到的当前SDA的电平，范围0~1
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当前SDA为低电平时，返回0，当前SDA为高电平时，返回1
  */
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
	uint8_t BitValue;
	BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);		//读取SDA电平
	Delay_us(10);												//延时10us，防止时序频率超过要求
	return BitValue;											//返回SDA电平
}

/**
  * 函    数：I2C初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，实现SCL和SDA引脚的初始化
  */
void MyI2C_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	//开启GPIOB的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					//将PB10和PB11引脚初始化为开漏输出
	
	/*设置默认电平*/
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);			//设置PB10和PB11引脚初始化后默认为高电平（释放总线状态）
}

/*协议层*/

/**
  * 函    数：I2C起始
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MyI2C_Start(void)
{
	MyI2C_W_SDA(1);							//释放SDA，确保SDA为高电平
	MyI2C_W_SCL(1);							//释放SCL，确保SCL为高电平
	MyI2C_W_SDA(0);							//在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始信号
	MyI2C_W_SCL(0);							//起始后把SCL也拉低，即为了占用总线，也为了方便总线时序的拼接
}

/**
  * 函    数：I2C终止
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MyI2C_Stop(void)
{
	MyI2C_W_SDA(0);							//拉低SDA，确保SDA为低电平
	MyI2C_W_SCL(1);							//释放SCL，使SCL呈现高电平
	MyI2C_W_SDA(1);							//在SCL高电平期间，释放SDA，产生终止信号
}

/**
  * 函    数：I2C发送一个字节
  * 参    数：Byte 要发送的一个字节数据，范围：0x00~0xFF
  * 返 回 值：无
  */
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i ++)				//循环8次，主机依次发送数据的每一位
	{
		/*两个!可以对数据进行两次逻辑取反，作用是把非0值统一转换为1，即：!!(0) = 0，!!(非0) = 1*/
		MyI2C_W_SDA(!!(Byte & (0x80 >> i)));//使用掩码的方式取出Byte的指定一位数据并写入到SDA线
		MyI2C_W_SCL(1);						//释放SCL，从机在SCL高电平期间读取SDA
		MyI2C_W_SCL(0);						//拉低SCL，主机开始发送下一位数据
	}
}

/**
  * 函    数：I2C接收一个字节
  * 参    数：无
  * 返 回 值：接收到的一个字节数据，范围：0x00~0xFF
  */
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
	uint8_t i, Byte = 0x00;					//定义接收的数据，并赋初值0x00，此处必须赋初值0x00，后面会用到
	MyI2C_W_SDA(1);							//接收前，主机先确保释放SDA，避免干扰从机的数据发送
	for (i = 0; i < 8; i ++)				//循环8次，主机依次接收数据的每一位
	{
		MyI2C_W_SCL(1);						//释放SCL，主机机在SCL高电平期间读取SDA
		if (MyI2C_R_SDA()){Byte |= (0x80 >> i);}	//读取SDA数据，并存储到Byte变量
													//当SDA为1时，置变量指定位为1，当SDA为0时，不做处理，指定位为默认的初值0
		MyI2C_W_SCL(0);						//拉低SCL，从机在SCL低电平期间写入SDA
	}
	return Byte;							//返回接收到的一个字节数据
}

/**
  * 函    数：I2C发送应答位
  * 参    数：Byte 要发送的应答位，范围：0~1，0表示应答，1表示非应答
  * 返 回 值：无
  */
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
	MyI2C_W_SDA(AckBit);					//主机把应答位数据放到SDA线
	MyI2C_W_SCL(1);							//释放SCL，从机在SCL高电平期间，读取应答位
	MyI2C_W_SCL(0);							//拉低SCL，开始下一个时序模块
}

/**
  * 函    数：I2C接收应答位
  * 参    数：无
  * 返 回 值：接收到的应答位，范围：0~1，0表示应答，1表示非应答
  */
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
	uint8_t AckBit;							//定义应答位变量
	MyI2C_W_SDA(1);							//接收前，主机先确保释放SDA，避免干扰从机的数据发送
	MyI2C_W_SCL(1);							//释放SCL，主机机在SCL高电平期间读取SDA
	AckBit = MyI2C_R_SDA();					//将应答位存储到变量里
	MyI2C_W_SCL(0);							//拉低SCL，开始下一个时序模块
	return AckBit;							//返回定义应答位变量
}

3. 优缺点

• 优点：

  • 硬件简单：只需两根线，连接多个设备，节省PCB空间和IO口。

  • 支持多主机：协议内置冲突检测和仲裁机制。

  • 有应答机制：硬件级错误确认，可靠性高。

• 缺点：

  • 速度较慢：与SPI相比有较大差距。

  • 软件开销大：协议相对复杂，需要处理地址、ACK/NACK等。

  • 总线电容限制：随着设备增多，总线电容增大，可能影响通信速度和稳定性。

3.SPI 通信详解

SPI以高速和简单协议著称，但需要更多的硬件连线。

1. 硬件结构

• MOSI (Master Out Slave In)：主机输出，从机输入数据线。

• MISO (Master In Slave Out)：主机输入，从机输出数据线。

• SCLK (Serial Clock)：串行时钟线，由主机产生。

• SS/CS (Slave Select / Chip Select) ：从机选择线，低电平有效。每个从机都需要一条独立的SS线。

2. 通信协议与过程

SPI协议本质上是一个移位寄存器循环。通信由主机发起，通过拉低对应从机的SS线来选中它。

关键概念：时钟极性与相位 (CPOL & CPHA)

这是SPI配置中最容易混淆的地方，它定义了时钟的空闲状态和数据的采样时刻。

• CPOL (Clock Polarity)：

  • 0: SCLK空闲时为低电平。

  • 1: SCLK空闲时为高电平。

• CPHA (Clock Phase)：

  • 0: 在SCLK的第一个边沿（即CPOL为0时的上升沿，或CPOL为1时的下降沿）采样数据。

  • 1: 在SCLK的第二个边沿采样数据。

由此组合出4种SPI模式：

模式	CPOL	CPHA	空闲时钟	采样时刻
0	0	0	低电平	第一个边沿（上升沿）
1	0	1	低电平	第二个边沿（下降沿）
2	1	0	高电平	第一个边沿（下降沿）
3	1	1	高电平	第二个边沿（上升沿）

通信流程：

1. 主机拉低目标从机的SS线。

2. 主机产生SCLK时钟。

3. 数据在MOSI和MISO上同时传输（全双工）：主机在MOSI上发送一位数据，同时从机在MISO上返回一位数据。在每个时钟周期，完成一次数据交换。

4. 传输结束，主机拉高SS线。

注意 ：SPI协议没有定义应答机制、流控制或地址帧。通信的起始、结束和数据含义完全由主从双方事先约定。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/*引脚配置层*/

/**
  * 函    数：SPI写SS引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SS的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SS为低电平，当BitValue为1时，需要置SS为高电平
  */
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SS引脚的电平
}

/**
  * 函    数：SPI写SCK引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入SCK的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置SCK为低电平，当BitValue为1时，需要置SCK为高电平
  */
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置SCK引脚的电平
}

/**
  * 函    数：SPI写MOSI引脚电平
  * 参    数：BitValue 协议层传入的当前需要写入MOSI的电平，范围0~1
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当BitValue为0时，需要置MOSI为低电平，当BitValue为1时，需要置MOSI为高电平
  */
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);		//根据BitValue，设置MOSI引脚的电平，BitValue要实现非0即1的特性
}

/**
  * 函    数：I2C读MISO引脚电平
  * 参    数：无
  * 返 回 值：协议层需要得到的当前MISO的电平，范围0~1
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，当前MISO为低电平时，返回0，当前MISO为高电平时，返回1
  */
uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);			//读取MISO电平并返回
}

/**
  * 函    数：SPI初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数需要用户实现内容，实现SS、SCK、MOSI和MISO引脚的初始化
  */
void MySPI_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA4、PA5和PA7引脚初始化为推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA6引脚初始化为上拉输入
	
	/*设置默认电平*/
	MySPI_W_SS(1);											//SS默认高电平
	MySPI_W_SCK(0);											//SCK默认低电平
}

/*协议层*/

/**
  * 函    数：SPI起始
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);				//拉低SS，开始时序
}

/**
  * 函    数：SPI终止
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);				//拉高SS，终止时序
}

/**
  * 函    数：SPI交换传输一个字节，使用SPI模式0
  * 参    数：ByteSend 要发送的一个字节
  * 返 回 值：接收的一个字节
  */
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t i, ByteReceive = 0x00;					//定义接收的数据，并赋初值0x00，此处必须赋初值0x00，后面会用到
	
	for (i = 0; i < 8; i ++)						//循环8次，依次交换每一位数据
	{
		/*两个!可以对数据进行两次逻辑取反，作用是把非0值统一转换为1，即：!!(0) = 0，!!(非0) = 1*/
		MySPI_W_MOSI(!!(ByteSend & (0x80 >> i)));	//使用掩码的方式取出ByteSend的指定一位数据并写入到MOSI线
		MySPI_W_SCK(1);								//拉高SCK，上升沿移出数据
		if (MySPI_R_MISO()){ByteReceive |= (0x80 >> i);}	//读取MISO数据，并存储到Byte变量
															//当MISO为1时，置变量指定位为1，当MISO为0时，不做处理，指定位为默认的初值0
		MySPI_W_SCK(0);								//拉低SCK，下降沿移入数据
	}
	
	return ByteReceive;								//返回接收到的一个字节数据
}

3. 优缺点

• 优点：

  • 速度非常快：没有上下拉电阻，可以高速切换，远超I2C。

  • 协议简单：软件实现容易，没有复杂的地址和ACK。

  • 全双工通信：可以同时收发数据，效率高。

• 缺点：

  • 需要更多IO口和导线：每增加一个从机，就需要多一根SS线。

  • 不支持多主机：通常只有一个主机。

  • 没有硬件应答机制：无法确认数据是否被成功接收。

  • 标准不统一：不同厂商设备对CPOL/CPHA的要求可能不同。

两种通信方式的对比：

4. STM32定时器

4.1.定时器中断 是定时器最基础的功能，它依赖于定时器的时基单元 ，主要由预分频器（PSC） 和自动重装载寄存器（ARR） 构成。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：定时中断初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Timer_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟
	
	/*配置时钟源*/
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
	
	/*时基单元初始化*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;		//时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;	//计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;				//计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;				//预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;			//重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);				//将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元	
	
	/*中断输出配置*/
	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);						//清除定时器更新标志位
																//TIM_TimeBaseInit函数末尾，手动产生了更新事件
																//若不清除此标志位，则开启中断后，会立刻进入一次中断
																//如果不介意此问题，则不清除此标志位也可
	
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);					//开启TIM2的更新中断
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);				//配置NVIC为分组2
																//即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
																//此分组配置在整个工程中仅需调用一次
																//若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
																//若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;						//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;				//选择配置NVIC的TIM2线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;	//指定NVIC线路的抢占优先级为2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;			//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
	
	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行
}

/* 定时器中断函数，可以复制到使用它的地方
void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
	{
		
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	}
}
*/

• 工作原理 ：预分频器将对定时器的基准时钟进行分频，得到实际的计数频率。计数器则根据设定的计数模式（向上、向下、中央对齐）在每个时钟周期进行计数。当计数器的值达到自动重装载值时，就会产生一个更新事件 ，并可能触发中断。定时时间的计算公式为：定时时间 = (ARR + 1) * (PSC + 1) / 定时器时钟频率。

• 适用定时器：基本定时器（如TIM6、TIM7）、通用定时器（如TIM2、TIM3、TIM4、TIM5等）和高级定时器（如TIM1、TIM8）都支持。

4.2.输入捕获 功能用于精确测量外部信号的脉宽或频率。

• 工作原理 ：当捕获通道上的指定边沿（上升沿或下降沿）到来时，当前的计数器值会被自动锁存到对应的捕获/比较寄存器中，并可以产生中断。通过记录两次不同边沿（例如上升沿和下降沿）的计数器值，就可以计算出高电平脉宽或信号的周期。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：输入捕获初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void IC_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6引脚初始化为上拉输入
	
	/*配置时钟源*/
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);		//选择TIM3为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
	
	/*时基单元初始化*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;               //预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的时基单元
	
	/*输入捕获初始化*/
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;		//极性，选择为上升沿触发捕获
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;			//捕获预分频，选择不分频，每次信号都触发捕获
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;	//输入信号交叉，选择直通，不交叉
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//将结构体变量交给TIM_ICInit，配置TIM3的输入捕获通道
	
	/*选择触发源及从模式*/
	TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);					//触发源选择TI1FP1
	TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);					//从模式选择复位
																	//即TI1产生上升沿时，会触发CNT归零
	
	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：获取输入捕获的频率
  * 参    数：无
  * 返 回 值：捕获得到的频率
  */
uint32_t IC_GetFreq(void)
{
	return 1000000 / (TIM_GetCapture1(TIM3) + 1);		//测周法得到频率fx = fc / N，这里不执行+1的操作也可
}

• 关键配置：

  • 输入滤波：防止信号抖动引起误捕获。

  • 边沿检测极性：选择在上升沿还是下降沿进行捕获。

  • 预分频器：可以设定每N个事件进行一次捕获。

  • 直接映射与交叉映射（PWMI） ：可以选择将输入信号映射到哪个捕获通道。（选择交叉映射PWMI就可以同时对一个通道捕获两次，这样就可以同时获得频率和占空比，直接映射单次捕获只能计算频率无法计算占空比）

4.3.输出比较 功能主要用于产生精确的输出波形。

• 工作原理 ：定时器将计数器的值与捕获/比较寄存器 的值进行比较。当两者匹配时，会根据设定的输出比较模式自动改变对应输出通道的电平，从而产生特定的波形。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：PWM初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void PWM_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO重映射*/
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			//开启AFIO的时钟，重映射必须先开启AFIO的时钟
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);			//将TIM2的引脚部分重映射，具体的映射方案需查看参考手册
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);		//将JTAG引脚失能，作为普通GPIO引脚使用
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA0引脚初始化为复用推挽输出	
																	//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式		
	
	/*配置时钟源*/
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
	
	/*时基单元初始化*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;					//计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;				//预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元
	
	/*输出比较初始化*/
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定义结构体变量
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);							//结构体初始化，若结构体没有完整赋值
																	//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
																	//避免结构体初值不确定的问题
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//输出比较模式，选择PWM模式1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值
	TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);						//将结构体变量交给TIM_OC1Init，配置TIM2的输出比较通道1
	
	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：PWM设置CCR
  * 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
  *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
  */
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);		//设置CCR1的值
}

• 常见模式：

  • 翻转模式：匹配时输出电平翻转，可用于产生方波。

  • PWM模式：通过调节比较值来改变输出波形的占空比。这是驱动舵机、电机以及LED调光等应用的基础。

4.4.编码器接口 功能可以直接处理正交编码器的信号，大大简化了位置和速度测量的复杂度。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：编码器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Encoder_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);			//开启TIM3的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA6和PA7引脚初始化为上拉输入
	
	/*时基单元初始化*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;               //计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;                //预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM3的时基单元
	
	/*输入捕获初始化*/
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;							//定义结构体变量
	TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);							//结构体初始化，若结构体没有完整赋值
																	//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
																	//避免结构体初值不确定的问题
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;				//选择配置定时器通道1
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//将结构体变量交给TIM_ICInit，配置TIM3的输入捕获通道
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;				//选择配置定时器通道2
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;							//输入滤波器参数，可以过滤信号抖动
	TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);							//将结构体变量交给TIM_ICInit，配置TIM3的输入捕获通道
	
	/*编码器接口配置*/
	TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
																	//配置编码器模式以及两个输入通道是否反相
																	//注意此时参数的Rising和Falling已经不代表上升沿和下降沿了，而是代表是否反相
																	//此函数必须在输入捕获初始化之后进行，否则输入捕获的配置会覆盖此函数的部分配置
	
	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);			//使能TIM3，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：获取编码器的增量值
  * 参    数：无
  * 返 回 值：自上此调用此函数后，编码器的增量值
  */
int16_t Encoder_Get(void)
{
	/*使用Temp变量作为中继，目的是返回CNT后将其清零*/
	int16_t Temp;
	Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
	TIM_SetCounter(TIM3, 0);
	return Temp;
}

• 工作原理：定时器通过其两个输入通道捕获正交编码器的A、B两相脉冲。定时器能够根据A、B相的相位关系自动判断转向，并相应地向上或向下计数。计数器的值直接反映了编码器的位置信息，而单位时间内的计数变化则代表了速度。

• 优势：硬件自动处理，减轻CPU负担，计数准确且效率高。

总结

STM32的定时器是一个功能丰富的模块，了解其不同功能有助于应对各种嵌入式开发需求：

• 周期性任务 ：使用定时器中断。

• 信号时间参数测量 ：使用输入捕获。

• 波形生成 ：使用输出比较，特别是PWM。

• 位置与速度检测 ：使用编码器接口。