1. 定时器介绍(这里以STM32F103C8T6为例)
• STM32F103C8T6微控制器内部集成了许多类型的定时器，这些定时器在嵌入式系统中扮演重要角色，用于计时，延时，事件触发，以及 PWM 波形成，脉冲捕获等应用。
• TIM1:这是一个高级定时器，不仅具备基本的定时中断功能 ，还拥有内外时钟选择，输入捕获，输出比较，编码器接口 以及主从触发模式等多种功能。使得TIM1能够适用于各种复杂的应用场景，为开发者提供强大的时间控制和信号处理能力。
• TIM2,TIM3和TIM4:这三个是通用定时器，同样具备定时的功能，但在功能上与高级定时器有所区别。通用定时器常用作实现一些基本的定时任务，如LED闪烁，脉冲宽度测量等。
• 每个定时器都由一个16 位 的计数器，预分频器和自动重装载寄存器的时基 单元组成。预分频器可以对时钟进行分频 ，计数器则对预分频后的时钟进行计数。当计数器的值达到设定值时，会触发中断，从而执行相应的定时任务。
2. 定时器的工作原理
2.1 定时器的核心是计数器，如图:
3. 三种定时器的介绍
3.1 基本定时器，一般编号为TIM6和TIM7，接入的总线是APB1，功能是拥有定时中断、主模式触发 DAC 的功能。如图:
3.2 通用定时器一般有:TIM2,TIM3,TIM4,TIM5,接入的总线是APB1,功能是拥有基本定时器全部功能 ，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能，如图:
3.3 高级定时器，一般是TIM1和TIM8，接入的总线是APB2，功能是拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能，如图:
4. 计数模式
4.1 计数模式有三种，分别位向上计数，向下计数，中心对齐计数。如图:
5. 定时器溢出时间计算
• 如图:
• Tout是定时器溢出的时间，ARR是重装载寄存器里面的值，PSC预分频寄存器里面的值，Ft是时钟源频率
• 例如，我们现在要定时500ms，则其余三个项该怎么配置
• 首先，我们这里的时钟使用的是72M，则其余两个应当配置为ARR=4999,PSC=6199,最好是往整数配置。注意:虽然是自己配置，但是ARR的值不能太小
• 计算过程是:带入数据为，（4999 + 1）*（7199 + 1）/ （72 * 10的六次方），即5000 * 7200 * 72 * 10的负6次方。
• 即:5*10的3次方 * 7.2 * 10的3次方 * 72 * 10的负6次方。月份之后就是等于0.5s，即500ms。
6. 定时器中断实验配置步骤
• 时基工作参数配置 HAL_TIM_Base_Init()
• msp初始化(GPIO,NVIC,CLOCK等)
• HAL_TIM_Base_MspInit()
• __HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE()
• HAL_NVIC_SetPriority
• HAL_NVIC_EnableIRQ()
• 使能更新中断
• 启动定时器
• 上述这两步在HAL_TIM_Base_Start_IT()中配置
• 中断服务函数编写，TIMx_IRQHandler()
• 更新中断回调函数编写，HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()
6.1 实操 定时器中断点灯 使用定时器 2 进行中断点灯，500ms LED 灯翻转一次。
• timer.c
cpp
#include "timer.h"
#include "led.h"
TIM_HandleTypeDef timer_handle = {0};//定时器的句柄
void timer_init(uint16_t arr,uint16_t psc){//定时器初始化,arr是自动重装载值寄存器，psc是预分频器
timer_handle.Instance = TIM2;//使用的是定时器2
timer_handle.Init.Prescaler = psc;
timer_handle.Init.Period = arr;
timer_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;//计算模式，选择向上计数
timer_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;//不使用自动重装预加载功能
// timer_handle.Init.ClockDivision //这个与死区生成有关的
// timer_handle.Init.RepetitionCounter 这个是重复计数 这两个选项与高级定时器有关
HAL_TIM_Base_Init(&timer_handle);//初始化时基
HAL_TIM_Base_Start_IT(&timer_handle);//使能中断更新和打开定时器
}
void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim){//初始化msp函数,该函HAL_TIM_Base_Init函数里面被调用
if(htim ->Instance == TIM2){
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,2);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
}
}
void TIM2_IRQHandler(){//中断服务函数
HAL_TIM_IRQHandler(&timer_handle);
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){//更新中断回调函数
if(htim ->Instance == TIM2){
led_toggle();//翻转
}
}• main.c
cpp
#include "sys.h"
#include "uart1.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
led_init(); /* LED初始化 */
timer_init(5000 - 1,7200 - 1);
while(1)
{
}
}7. 输出比较
• 输出比较可以通过比较 计数器的值 CNT 与设定的比较值 CCR，可以控制输出引脚的电平状态（置高或置低），从而实现生成一定频率和占空比的 PWM 波形。如图:
• PWM模式有两种，TIM_OCMODE_PWM1和TIM_OCMODE_PWM2，区别就是一个正向一个反向。
• 有效电平可以选择低电平或者高电平，根据需要来选择
• 所以一共有4种选择 图:
8. PWM介绍
• PWM波形（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制波形）是一种占空比可调的脉冲信号波形 。这种调制方式是通过改变脉冲 的宽度 来控制电路中的信号强度和频率。具体来说，PWM波形中的高电平持续时间和低电平持续时间可以根据需要进行调整，从而实现对模拟信号电平的数字编码。
• PWM波形在各种领域都有广泛的应用，包括电源管理、电机控制、LED 亮度调节等。此外，生成PWM波形的方法有多种，例如使用波形发生器、单片机或可编程逻辑器件等。
• 占空比的定义是脉冲信号在一个周期内处于高电平（或有效电平）的时间占比 。
8.1 定时器输出PWM波形配置步骤
• 时基工作参数配置 HAL_TIM_PWM_Init()。
• msp初始化(GPIO,NVIC,CLOCK等):
• HAL_TIM_Base_MspInit()。
• __HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE()。
• 配置相应的GPIO的PWM模式，CCR寄存器设置。
• 使能输出，并启动计数器，HAL_TIM_PWM_Start()。
• 修改CCR寄存器的值，__HAL_TIM_SET_COMPARE()
8.2 实操，呼吸灯实验
• pwm.c
cpp
#include "pwm.h"
TIM_HandleTypeDef tim_handle = {0};//定时器句柄
//pwm初始化
void pwm_init(uint16_t arr,uint16_t psc){
TIM_OC_InitTypeDef pwm_handle = {0};
tim_handle.Instance = TIM4;
tim_handle.Init.Period = arr;
tim_handle.Init.Prescaler = psc;
tim_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
tim_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
HAL_TIM_PWM_Init(&tim_handle);
pwm_handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;//选择pwm1模式
pwm_handle.Pulse = arr / 2;//给CCR寄存器一个初值
pwm_handle.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;//有效电平是低电平
// tim_oc_handle.OCFastMode 这个是快速模式，用于优化PWM信号输出的性能
// tim_oc_handle.OCIdleState 这个是空闲状态输出的电平，设置定时器通道在空闲状态（BDTR_MOE位为0）时的输出电平
// tim_oc_handle.OCNIdleState 这个是空闲状态互补输出的电平，设置定时器互补通道在空闲状态时的输出电平
// tim_oc_handle.OCNPolarity 这个是互补输出极性，设置互补输出信号（OCxN）的有效极性
//上述这四个参数都与高级定时器有关
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&tim_handle,&pwm_handle,TIM_CHANNEL_3);//设置pwm模式，CCR寄存器，选择通道
HAL_TIM_PWM_Start(&tim_handle,TIM_CHANNEL_3);//开启计数器，使能输出
}
//msp函数
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim){
if(htim->Instance == TIM4){
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef gpio_init = {0};
gpio_init.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;//参考手册的外设gpio，输出比较选择推挽复用输出
gpio_init.Pin = GPIO_PIN_8;//推挽输出
gpio_init.Pull = GPIO_PULLUP;//默认上拉
gpio_init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&gpio_init);
}
}
//修改CCR寄存器的值
void pwm_compare_set(uint16_t crr){
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&tim_handle,TIM_CHANNEL_3,crr);
}• main.c
cpp
#include "sys.h"
#include "uart1.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
led_init(); /* LED初始化 */
pwm_init(500 - 1,72 - 1);
uint16_t i = 0;
while(1)//呼吸灯实验
{
for(i = 0; i < 300; i++){//这里CCR寄存器值最大为300，这里不断修改CCR寄存器的值
pwm_compare_set(i);
delay_ms(10);//延时一下，每修改一次
}
for(i = 0; i < 300; i++){//这里CCR寄存器值最大为300，这里不断修改CCR寄存器的值
pwm_compare_set(300 - i);
delay_ms(10);//延时一下，每修改一次
}
}
}