一、前言
学习timer定时器，当时学的时候，我感觉是比较好理解的，只是输出比较、输入捕获那一块有点复杂，当时没理解。现在从数据手册开始学起，跟着铁头山羊过了一遍
定时器类型：
二、时基单元
定时器的核心，最基本的模块。
共有3种计数模式，向上计数，向下计数，中央对齐（计数周期*2）
时钟源：从APB2或者APB1来，看时钟是高级定时器还是通用定时器或者基本定时器。
预分频器、计数器、自动重装载值ARR，重复计数器RCR：自己配置寄存器来写
定时器周期配置公式：T=（时钟周期/(PSC+1)）*（ARR+1）
得到周期T后，还得看重复计数寄存器有没有配置，看看是多少个周期产生一次事件/中断。
影子寄存器：用来临时存储你要修改的配置，，比如你配置ARR为9，然后CNT已经计数到7了，如果跟你再这个时候突然修改配置，把ARR修改到2，那么CNT就会因为一直达不到ARR一直加到65535，然后在轮回加到2，导致定时器跑飞，所以影子寄存器就是先存下你即将要修改的值，然后等到一个时钟周期修改之后在更新ARR，PSC与RCR也都有影子寄存器。
三、输出比较OC
其核心就是捕获/比较寄存器CRRx（在输出比较里叫做输出比较寄存器），通过CRRx与CNT的比较，来输出波形。每个通用定时器或者高级定时器有4路的输入捕获或输出比较。
PWM
在输出比较的模式下，CCRx的值设置会影响输出信号的高电平时间，所以在这里CCR也负责修改占空比，这也是PWM信号输出的原理
PWM的8种模式和各种波形输出类型
PWM有8种输出模式，我们主要用到的是PWM1和PWM2模式，其他模式了解一下就行。
PWM互补输出（只有高级定时器 TIM1/TIM8 才有）
OCxRef就是我们配置好时基单元和模式选择之后，产生的波形，但是不是最终的波形，最终的波形是在CHx和CHxN输出的，中间还需要进行处理。
处理其实很简单，就是选择正常输出模式或者选择互补输出模式，在这2个模式的电路里，还有一个2路选择器，用来选择是否取反，最后到达MOE使能位，我们使能某一个输出模式即可输出对应的波形到CHx或CHxN。
CNT vs CCRx → 生成OCxRef → 极性选择 → MOE使能 → CHx / CHxN引脚输出互补波形
四、输入捕获IC（Input capture）
输入捕获的原理
原理很简单，外部信号接到定时器通道引脚，硬件检测到我们设定的边沿（上升沿 / 下降沿），自动把当前 CNT 的计数值锁存进 CCRx，我们读出两次捕获的 CNT，相减，就能算出脉冲宽度或者周期。
输入捕获的内部结构
我们看上面那个图，可以看到通道1和通道2的输入捕获是交叉的，通道3和通道4也是，说明这是两两成一对来使用的。
放大输入捕获内部电路，如下：
输入滤波：其实就是一个滤波器，得到纯净的信号，不用管其原理。
边沿检测：就是选择上升沿脉冲还是选择下降沿脉冲
信号选择：比如一路信号从CH1进入，经过滤波器之后，选择上升/下降沿直接触发，则走的通道就是CH1本来的通道进入CCR1，如果选择的是上升/下降沿间接触发，则走的通道是CH2的通道进入CCR2
分频：如果是1分频，那么每次检测到想要检测的边沿都会触发一次CNT记录到CCRx的流程，如果是2分频，就检测到2次才会，以此类推
举例：
如果我们想测得一个PWM信号的脉冲宽度，就需要检测一个脉冲的上升沿及其下降沿，获得上升沿和下降沿的时间差，即可获得脉冲宽度。
所以我们可以让信号从CH1输入，然后上升沿的检测选择：CH1通道，上升沿脉冲，直接，分频系数1，下降沿的检测，我们选择：CH1通道，下降沿脉冲，间接，分频系数1
然后我们在CCR1和CCR2就能分别获得上升沿时的CNT值和下降沿时的CNT值，其差值就是脉冲宽度。
五、定时器相关寄存器
基本定时器（TIM6、TIM7）
基本定时器就是只有简单的时基单元，只支持向上计数，没有捕获比较通道、没有 OC 输出、没有输入捕获、没有从模式。能产生更新事件、更新中断、更新 DMA 请求、TRGO 同步脉冲，不能输出 PWM、不能做输入捕获。
TIM6和TIM7控制寄存器1(TIMx_CR1)
- 位 0 CEN：计数器开关，1 开启计数，0 停止
- 位 1 UDIS：更新事件禁止，1 屏蔽 UEV，不加载影子寄存器、不置 UIF
- 位 2 URS：更新中断源筛选，1 仅计数器溢出才触发更新中断；0 所有来源都可以
- 位 3 OPM：单脉冲模式，1 溢出后硬件自动停定时器；0 循环连续计数
- 位 7 ARPE：ARR 预装载缓冲，1 写 ARR 要等 UEV 才生效；0 写入立即生效
- 其余位：保留，写 0
CR1 用来控制定时器启停、是否循环、ARR 缓冲、更新事件的产生规则。
常用到以下几位：
- CEN (bit0)：启停定时器，必用
- ARPE (bit7)：ARR 影子寄存器，PWM 必用
- OPM (bit3)：单脉冲模式，需要单次波形才开
- URS (bit2)：屏蔽 UG 带来的更新中断，调试 / 同步场景用
TIM6和TIM7控制寄存器2(TIMx_CR2)
配置主模式，选择 TRGO（内部触发输出信号）是什么事件，用来同步别的定时器、触发 DAC
TIM6和TIM7 DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)
TIM6、TIM7 是基本定时器，没有捕获比较通道 ，所以 DIER 里面只有两个有效位，其余全部保留，和通用定时器差别很大。
- UIE=1：定时器产生更新事件 UEV，**通知 CPU 进中断，**送给 NVIC 的中断请求信号
- UDE=1：定时器产生更新事件 UEV，**通知 DMA 搬运数据，**送给 DMA 控制器的 DMA 请求信号
TIM6和TIM7状态寄存器(TIMx_SR)
TIM6、TIM7 是基本定时器，只有 1 个有效标志位，其余全部保留，和通用定时器不一样。
UIF位用来检测是否产生更新中断，需要手动在中断中写0，防止多次进入中断。
TIM6和TIM7事件产生寄存器(TIMx_EGR)
能够触发更新事件 UEV 的情况有 2 种，
第一种就是 CNT 计数计到了 ARR 的值，下一个时钟触发 UEV，第二种是软件写 EGR.UG=1 手动产生 UEV；
CR1 寄存器中的 URS 这一位，决定的是产生更新事件之后，哪一类 UEV 可以置 UIF、进而产生 DMA 请求或者中断；UDIS 位管的是允不允许产生更新事件 UEV，相当于总开关；DIER 寄存器管的是更新中断、更新 DMA 的使能；SR 寄存器的 UIF 位负责记录符合 URS 规则的更新事件已经发生，进入中断后需要软件写 0 清除。
CNT、PSC、ARR寄存器
存储时基单元的值。
通用定时器
通用定时器 = 基本定时器的时基单元 + 从模式控制器 + 4 路独立捕获 / 比较通道（CH1~CH4）
与基本定时器比较
- 计数模式变多：向上计数、向下计数、中心对齐计数三种都支持
- 有从模式控制器（SMCR 寄存器）：可以被外部信号触发、复位、门控、同步
- 4 路捕获比较通道 CH1~CH4 ，每一路都可以二选一配置：
- 输出比较模式：输出 PWM、OC 翻转、单脉冲
- 输入捕获模式：测量脉冲宽度、信号周期
- 标志、中断、DMA 请求种类变多 除了原来的更新 UIF，还有：CC1IF/CC2IF/CC3IF/CC4IF（比较捕获标志）、TIF 触发标志等；DIER 里多了 CCxIE、TIE 等中断使能位。
- **MMS 主模式选择全部 8 个模式都能用：**在CR2的MMS位配置
- 可以单独配置每一路通道的预装载（CCMR 寄存器），PWM 模式里非常常用。
- 有 OC 输出引脚，可以输出 PWM 波形到 IO 口
从模式
SMCR 寄存器控制，大概可以理解成初始化定时器之后，它不会自己先跑起来，而是等一个TRGO触发信号来触发这个定时器。
信号源有：另外一个定时器的（也可以叫做主模式的定时器）TRGO触发源（也就是内部 ITR 信号）、外部 IO 引脚 TI1/TI2。
TI1/TI2就是CH1/CH2输入信号作为触发源，是外部硬件信号触发定时器。
TRGO触发源，内部ITR：每个定时器有 4 个 ITR 通道 （ITR0~ITR3），每个通道在芯片设计时固定连到某个特定定时器的 TRGO 。用的时候通过 TS 从这 4 个里选一个。
| 从定时器 | ITR0 | ITR1 | ITR2 | ITR3 |
|---|---|---|---|---|
| TIM1 | TIM5 | TIM2 | TIM3 | TIM4 |
| TIM2 | TIM1 | TIM8 | TIM3 | TIM4 |
| TIM3 | TIM1 | TIM2 | TIM5 | TIM4 |
| TIM4 | TIM1 | TIM2 | TIM3 | TIM8 |
从模式有以下几种模式：
- 复位：信号来了 → CNT 清零，外部信号一到，计数从头开始，用来同步测量信号的相位。
- 门控：信号高 → 计数；信号低 → 停，测量高电平持续时间。
- 触发：信号来了 → 启动，之后自己随便跑，触发信号只负责 "点火启动一次"
- 单脉冲：信号来了 → 跑一轮，跑完自动停，，输出一段固定宽度脉冲，输出一次就停。
TIMx_CR1 通用定时器控制寄存器 1
与基本定时器相比，通用定时器多了 DIR、CMS 这两个，
DIR：设置计数方向，向上或者向下计数，当计数器配置为中央对齐模式或编码器模式时，该位为只读。
CMS1:0：选择中央对齐模式，默认是00，即不使用中央对齐模式。
中央对齐模式有3种。
配置成01：意思是输出比较时，只有在向下计数时，当CCR=CNT时，会触发OCxREF翻转
配置成10：意思是输出比较时，只有在向上计数时，当CCR=CNT时，会触发OCxREF翻转
配置成01：意思是输出比较时，向下计数或向上计数时，CCR=CNT时，就会触发OCxREF翻转
控制寄存器****2(TIMx_CR2)
和基本定时器对比，最大区别：基本定时器的 MMS只有 3 个模式，通用定时器 MMS 全部 8 种模式都开放可用；其余新增位是 CCDS、TI1S、OISx
MMS：MMS的功能就是，，主定时器什么时候作为触发输出（TRGO），基本定时器只有三种，通用定时器有8种。
| MMS2:0 | 名称 | 主定时器什么时候输出 TRGO |
|---|---|---|
| 000 | 复位 | 复位事件发生时输出 TRGO |
| 001 | 使能 | CEN 写 1、定时器开始计数的瞬间输出 TRGO |
| 010 | 更新事件 (UEV) | 更新事件发生时输出 TRGO（TIM6 也支持，最常用） |
| 011 | CC1 比较匹配 | CNT == CCR1 的那一刻输出 TRGO |
| 100 | CC1OC 信号 | OC1REF 边沿变化时刻输出 TRGO |
| 101 | CC2OC 信号 | OC2REF 边沿变化时刻输出 TRGO |
| 110 | CC3OC 信号 | OC3REF 边沿变化时刻输出 TRGO |
| 111 | CC4OC 信号 | OC4REF 边沿变化时刻输出 TRGO |
从模式控制寄存器**(TIMx_SMCR)**
SMCR 就是从模式的总配置寄存器，用来两件事：
①选触发源 TS（听哪里来的信号）；
②选 SMS（收到信号之后做什么动作），另外还有一些辅助位。
关键认知：TS 决定"听谁"，SMS 决定"听到后干什么"，ECE/ETP/CPS/ETF 是 ETR 这条独立通路的前端处理。
TS：触发源选择，谁能触发从模式定时器。
| TS | 触发源 | 说明 |
|---|---|---|
| 000~011 | ITR0~ITR3 | 来自其他定时器的 TRGO，查寄存器映射可知 |
| 100 | TI1F_ED | TI1 双边沿检测，上升沿和下降沿都产生脉冲 |
| 101 | TI1FP1 | TI1 经滤波、极性选择后的信号 |
| 110 | TI2FP2 | TI2 经滤波、极性选择后的信号 |
| 111 | ETRF | ETR 经 ETP/CPS/ETF 处理后的信号 |
SMS：触发之后做什么事情
| SMS | 模式 | 行为 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| 000 | 关闭 | 内部时钟正常计数 | 普通定时 |
| 001 | 编码器 1 | TI2FP2 边沿计数，TI1FP1 电平定方向 | 正交编码器 ×2 |
| 010 | 编码器 2 | TI1FP1 边沿计数，TI2FP2 电平定方向 | 正交编码器 ×2 |
| 011 | 编码器 3 | 两路边沿都计数 | 正交编码器 ×4 |
| 100 | 复位模式 | TRGI 上升沿复位 CNT 并产生更新事件 | 主从同步、周期测量、超时复位 |
| 101 | 门控模式 | TRGI 高电平期间计数，低电平停止但不复位 | 测脉宽、有效窗口内计数 |
| 110 | 触发模式 | TRGI 上升沿启动计数，不复位 | 等事件到达再启动 |
| 111 | 外部时钟模式 1 | TRGI 上升沿作为计数时钟 | 外部脉冲计数 |
TIM6、TIM7 基本定时器，只能做主定时器，可以输出 TRGO；没有 SMCR 从模式寄存器，不能做从定时器，无法接收 ITR、TI 这类外部触发信号来控制自己。
状态寄存器**(TIMx_SR)**
记录着定时器发生过什么，会记录在这里。
| 位 | 名称 | 含义 |
|---|---|---|
| 15~13 | 保留 | --- |
| 12 | CC4OF | 通道 4 重复捕获标志 |
| 11 | CC3OF | 通道 3 重复捕获 |
| 10 | CC2OF | 通道 2 重复捕获 |
| 9 | CC1OF | 通道 1 重复捕获 |
| 8 | 保留 | TIM1/TIM8 为 B2IF（刹车 2） |
| 7 | 保留 | TIM1/TIM8 为 BIF（刹车） |
| 6 | TIF | 触发事件标志 |
| 5 | 保留 | TIM1/TIM8 为 COMIF（换相） |
| 4 | CC4IF | 通道 4 捕获/比较 |
| 3 | CC3IF | 通道 3 捕获/比较 |
| 2 | CC2IF | 通道 2 捕获/比较 |
| 1 | CC1IF | 通道 1 捕获/比较 |
| 0 | UIF | 更新事件标志 |
比较重要的有UIF位，用来记录更新事件发生了，如果有更新事件发生，就在这里置1，需要软件置0。
CC1IF~CC4IF就是，在输入捕获模式下，捕捉到边沿了，CCR被写入了，就会置位吗，输出比较下，CNT=CCR了，就会置位。
CC1OF~CC4OF：输入捕获专用，当你输入捕获标志位（CCxIF）没有及时清零时，又来了一个捕获边沿，就会置1，表明你丢了一次捕获。
TIF 记录的是 TRGI 上出现了一个有效触发边沿，至于这个边沿造成什么后果，由 SMS 决定
DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)
这个寄存器主要是存储中断/DMA请求使能的，需要注意，不要把UIE和UDE（更新中断/DMA请求使能）与TIE和TDE（触发中断/DMA请求使能）搞混。我们常用前者，TIE/TDE 是从模式的"补充"，只在你想感知 TRGI 边沿本身时才开。
CCxIE就是比较/捕获中断使能位，CCxDE就是比较/捕获DMA请求使能位。
在输入捕获（CNT的值复制到CCR）或输出比较（CNT=CCR）时，如果使能对应的位，就会允许对应的中断/DMA请求通过。
事件产生寄存器**(TIMx_EGR)**
EGR寄存器可以理解成软件事件源，可以触发更新事件和触发事件，以及捕获/比较事件。
| 位 | 名称 | 产生什么事件 | 对应 SR 标志 |
|---|---|---|---|
| 15~8 | 保留 | --- | --- |
| 7 | BG | 刹车事件（仅高级定时器） | BIF |
| 6 | TG | 触发事件 | TIF |
| 5 | COMG | 换相事件（仅高级定时器） | COMIF |
| 4 | CC4G | 通道 4 捕获/比较事件 | CC4IF |
| 3 | CC3G | 通道 3 捕获/比较事件 | CC3IF |
| 2 | CC2G | 通道 2 捕获/比较事件 | CC2IF |
| 1 | CC1G | 通道 1 | CC1IF |
| 0 | UG | 更新事件 | UIF |
捕获/比较模式寄存器 1(TIMx_CCMR1)与捕获/比较模式寄存器 2(TIMx_CCMR2)
| 用途 | 靠哪些位 |
|---|---|
| 定方向 | CCxS：输入还是输出，输入时选信号从哪来 |
| 定输出行为 | OCxM：PWM、翻转、强制电平、冻结；OCxPE：预装载；OCxFE/OCxCE：快速响应和单脉冲 |
| 定输入行为 | ICxPSC：每几个边沿捕获一次；ICxF：滤掉毛刺 |
| 给其他模块供信号 | CCxS=01 把引脚接到 TI1/TI2，供 SMCR 选作触发源或编码器输入 |
以捕获/比较模式寄存器 1(TIMx_CCMR1)为例，我们看寄存器，要先知道CCxS是什么意思。
| CCxS | 含义 |
|---|---|
| 00 | 输出模式（比较输出） |
| 01 | 输入模式，ICx 映射到 TIx |
| 10 | 输入模式，ICx 映射到另一路 TI（交叉） |
| 11 | 输入模式，ICx 映射到 TRC（内部触发，少用） |
先定 CCxS，再配其他位。 CCxS=00 时按输出模式解释，非 00 时按输入模式解释。改方向时最好整个字节重写，不要只改一位。
捕获**/比较使能寄存器(TIMx_CCER)**
这个寄存器，复制使能捕获/比较功能，以及控制输入捕获捕获的是上升沿，还是下降沿，输出比较是高电平有效，还是低电平有效。
ARR/CNT/PSC寄存器与CCRx寄存器
存储时基单元的值，以及CCR寄存器的值。
六、总的理解
我对应定时器总的理解就是，以时基单元为核心，以输入捕获/输出比较功能为辅，能够实现定时、或者自主设计触发某一事件的外设。
浅层理解
最简单的就是，我初始化一个定时器，到时间了我就触发中断或者DMA请求，就已经可以做很多事情了。
再深入一点，我们可以通过输出比较输出PWM波形，通过输入捕获监视并获得输入波形的参数。甚至也可以在输出比较模式下，CNT=CCR时更新中断或DMA请求，以及输入捕获模式下，捕获到边沿后，更新中断和DMA请求。
深入了解主模式和从模式的关系和原理
如果在深入一些，就到我最近才了解的了，定时器的主模式和从模式。
主模式的话：
主模式的定时器，通过TRGO信号，触发从模式的定时器、其他外设，基本定时器也能做主定时器，有3种配置方式发送TRGO信号：定时器复位，定时器使能，有更新事件发生。看CR2寄存器里的MMS位配置成什么模式决定什么时候发出TRGO信号。
然后如果是通用定时器，CR2寄存器的MMS位，就会多5种发出TRGO信号的时机，与输出比较（CNT=CCR）和输入捕获（捕获到边沿信号）有关。
从模式的话：
只有通用/高级定时器才能作为从模式的定时器。主模式谁都可以。但是基本定时器能产生 TRGO 但只给 DAC 等外设。
顾名思义，从模式的定时器不直接启动，而是作为一个从机，等待主机发送TRGO信号之后才启动。与SMCR寄存器相关，这个寄存器配置的是主/从模式的各种参数。
从模式也不是只有某个定时器的TRGO信号才能启动它，从模式的定时器也有很多的信号来源。
一共有3种，一种是主定时器的TRGO，接到从定时器的ITR通道触发从定时器；一种是来自外部信号TIx，经过滤波/极性选择之后，输入到从定时器；还有一种是外部触发引脚 ETR，ETR 和 TI1/TI2 是不同的引脚、不同的路径：ETR 有自己独立的极性（ETP）、预分频（CPS）、滤波器（ETF），是一条专门的触发输入通路；TI1/TI2 是通道引脚，走捕获输入级。
更新事件UEV与触发事件（Trigger Event）
更新事件我理解的是能产生定时中断和DMA请求，触发事件我理解的是，指的是主模式/从模式之间的TRGO信号。
更新事件能产生更新中断/DMA 请求；也能通过 MMS=010 让主定时器发送 TRGO。TRGO 传到从定时器后，从定时器的 TRGI 上才产生触发事件。