stm32初学之定时器TIM的基本定时功能以及介绍

2023-07-04 19:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录前言一、定时器基本介绍以及定时器原理图1.定时器基本介绍2.定时器原理图3.定时器配置二、定时器计算

前言

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、定时器基本介绍以及定时器原理图 1.定时器基本介绍

定时器可以分为基本定时器、通用定时器和高级定时器。对于stm32f103系列来言，对于基本定时器平时只来用于计数，以及对于dma的请求，对于计数上基本定时器只能向上计数，对于通用定时器以及高级定时器可以向上向下计数，其他两种定时器可以完成的功能有很多，例如输入捕获、输出比较、pwm波的输出。输入捕获：管脚开启功能，定时器在内部时钟的作用下在运行，此时管脚来了个中断，假如上升沿吧。在中断的作用下，定时器停止工作，此时可以读出定时器的数值，读出后再开启定时器，等待下次中断，再读取一次定时器数值，二次相减，就可求出二次中断的间隔时间。输出比较：有一寄存器先存放你要定时的数，例如50.定时器在内部时钟下有0开始慢慢向上加，没加一次都会和那个寄存器比较，当等于那个寄存器值时如50，此管脚就会跳变（输出一高电平或低电平）。输入捕获和输出比较就相当于秒表和闹钟，都是定时器的基本功能。输出pwm波，就是可以通过pwm波的占空比（高电平所占用时间/总时间：通电时间相对于总时间所占的比例）比如改变pwm的占空比可以改变led的亮暗。

2.定时器原理图

以通用定时器的原理图为例子：通用定时器原理图可以分为四部分：时钟生成、时基、输入捕获、输出，在这五部分中，基础定时器只有个时钟生成部分。一、时钟生成部分：图中1部分：1、RCC寄存器中的APB1外设时钟使能寄存器，经过倍频之后输出时钟源，这是因为该寄存器的位0到位5分别表示的是定时器2到定时器7的使能位。（位于图上第一部分）

2、外部触发引脚TIMx_ETR的外部触发输入ETR，对应的引脚可以通过查数据手册得到。ETR经过分频得到ETRP，在经过滤波得到ETRF作为时钟信号。（位于图上第一部分）

3、内部触发输入（ITRx），来自其他的定时器的时钟，即将，经过后面的选择器，进入到触发控制器。（位于图上第一部分）

4、外部输入引脚Tix，这个主要来自于TIMx_CHx （四个通道）。（位于图上第四部分）上图第二部分也属于时钟生成部分，即是时钟生成后经过触发器到其他定时器或者到dac和adc中去

二时基部分：这也是定时器的主要部分这部分主要是3这一部分，包括PSC预分频器、自动重装载寄存器和CNT计数器。首先由第一部分产生时钟源，进入PSC预分频器进行分频处理，得到新的时钟信号CK_CNT，使得CNT计数器加1或者减1，此时在自动重装载寄存器中有一个预先设定的装载值，当计数器的值达到装载值的时候，会产生溢出事件，然后触发中断。如何去计算时间后边会附上

第三部分为输入捕获：上图中4，TIMx_CH1——TIMx_CH4 这四个通道，在芯片中都有对应的引脚，当脉冲从通道口进入时，经过输入滤波器（抗干扰的作用），然后经过边沿检测器检测到上升沿（下降沿），经过分频器，输入到公用部分中的捕获寄存器中，然后捕获寄存器记录此刻CNT计数器的值，当下一次下降沿（上升沿）过来时，也记录下CNT计数器的值，这样就可以计算出输入脉冲的宽度。

第四部分为输出比较（注意输入捕获和输出比较不可以同时进行）上图中5，比如在比较寄存器中预先设定一个值，计数器从初始值到装载值之间计数时，当正好等于比较寄存器中的预设值时，控制TIMx_CH1——TIMx_CH4通道输出低电平或者高电平，这样随着计数器不断的计数，就可以获得一个脉冲，通过调整预设值，就可以调整脉冲宽度，调整初始值和装载值就可以调整周期就如同一个闹钟一样。

3.定时器配置

1、编程要点 (1) 开定时器时钟 TIMx_CLK, (2) 初始化时基初始化结构体； (3) 使能 TIMx, update 中断； (4) 打开定时器； (5) 编写中断服务程序通用定时器和高级定时器的定时编程要点跟基本定时器差不多，只是还要再选择下计数器的计数模式，是向上还是向下。因为基本定时器只能向上计数，且没有配置计数模式的寄存器，默认是向上。

/********基本定时器 TIM 参数定义，只限 TIM6、7/

2 #define BASIC_TIM6 // 如果使用 TIM7，注释掉这个宏即可 3 4 #ifdef BASIC_TIM6 // 使用基本定时器 TIM6 5 #define BASIC_TIM TIM6 6 #define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd 7 #define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM6 8 #define BASIC_TIM_IRQ TIM6_IRQn 9 #define BASIC_TIM_IRQHandler TIM6_IRQHandler 10 11 #else // 使用基本定时器 TIM7 12 #define BASIC_TIM TIM7 13 #define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd 14 #define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM7 15 #define BASIC_TIM_IRQ TIM7_IRQn 16 #define BASIC_TIM_IRQHandler TIM7_IRQHandler 17 18 #endif

基本定时器有 TIM6 和 TIM7，我们可以有选择的使用，为了提高代码的可移植性，我们把当需要修改定时器时需要修改的代码定义成宏，默认使用的是定时器 6，如果想修改成定时器 7，只需要把宏 BASIC_TIM6 注释掉即可。

基本定时器设定

void BASIC_TIM_Config(void) 2 { 3 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; 4 5 // 开启定时器时钟,即内部时钟 CK_INT=72M 6 BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE); 7 8 // 自动重装载寄存器周的值(计数值) 9 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=1000; 10 11 // 累计 TIM_Period 个频率后产生一个更新或者中断 12 // 时钟预分频数为 71，则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M 13 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 71; 14 15 // 时钟分频因子，基本定时器没有，不用管 16 //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 17 18 // 计数器计数模式，基本定时器只能向上计数，没有计数模式的设置 19 //TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 20 21 // 重复计数器的值，基本定时器没有，不用管 22 //TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; 23 24 // 初始化定时器 25 TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); 26 27 // 清除计数器中断标志位 28 TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update); 29 30 // 开启计数器中断 31 TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE); 32 33 // 使能计数器 34 TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE); 35 36 // 暂时关闭定时器的时钟，等待使用 37 BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, DISABLE) 38 }

我们把定时器设置自动重装载寄存器 ARR 的值为 1000，设置时钟预分频器为 71，则驱动计数器的时钟：CK_CNT = CK_INT / (71+1)=1M，则计数器计数一次的时间等于：1/CK_CNT=1us，当计数器计数到 ARR 的值 1000 时，产生一次中断，则中断一次的时间为：1/CK_CNT*ARR=1ms。在初始化定时器的时候，我们定义了一个结构体：TIM_TimeBaseInitTypeDef，TIM_TimeBaseInitTypeDef 结构体里面有 5 个成员，TIM6 和 TIM7 的寄存器里面只有TIM_Prescaler 和 TIM_Period，另外三个成员基本定时器是没有的，所以使用 TIM6 和TIM7的时候只需初始化这两个成员即可，另外三个成员是通用定时器和高级定时器才有，具体说明如下：

1 typedef struct { 2 TIM_Prescaler // 都有 3 TIM_CounterMode // TIMx,x[6,7]没有，其他都有 4 TIM_Period // 都有 5 TIM_ClockDivision // TIMx,x[6,7]没有，其他都有 6 TIM_RepetitionCounter // TIMx,x[1,8,15,16,17]才有 7 } TIM_TimeBaseInitTypeDef; 1 2 3 4 5 6

定时器中断优先级配置 1 // 中断优先级配置 2 void BASIC_TIM_NVIC_Config(void) 3 { 4 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 5 // 设置中断组为 0 6 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); 7 // 设置中断来源 8 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ ; 9 // 设置主优先级为 0 10 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; 11 // 设置抢占优先级为 3 12 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; 13 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 14 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 15 } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

定时器中断服务程序

1 void BASIC_TIM_IRQHandler (void) 2 { 3 if ( TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET ) { 4 time++; 5 TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update); 6 } 7 }

定时器中断一次的时间是 1ms，我们定义一个全局变量 time，每当进一次中断的时候，让 time 来记录进入中断的次数。如果我们想实现一个 1s 的定时，我们只需要判断time 是否等于 1000 即可，1000 个 1ms 就是 1s。然后把 time 清 0，重新计数，以此循环往复。在中断服务程序的最后，要把相应的中断标志位清除掉，切记。

主函数

1 int main(void) 2 { 3 /* led 端口配置 */ 4 LED_GPIO_Config(); 5 6 /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 定时配置 */ 7 BASIC_TIM_Config(); 8 9 /* 配置基本定时器 TIMx,x[6,7]的中断优先级 */ 10 BASIC_TIM_NVIC_Config(); 11 12 /* 基本定时器 TIMx,x[6,7] 重新开时钟，开始计时 */ 13 BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE); 14 while(1) { }'; 二、定时器计算

在时基部分，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,如:PCLK1=36M，所以定时器时钟 TIMxCLK=36*2=72M。定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即计数器时钟 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)。

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。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。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_CNT 的倒数，等于：1/（TIMxCLK/(PSC+1)），产生一次中断的时间则等于：(1/CK_CNT) * (ARR+1)。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_CNT) * (ARR+1) * time。Stm32定时器定时计算通过计数溢出计算，也就是说计数溢出就触发中断计算公式： TimeOut = （（Prescaler + 1） * （Period + 1）） / TimeClockFren; 解释下公式参数意义： TimeOut：定时器溢出时间（单位为us），多少触发（进入）一次TIM中断。 Prescaler：分频TIM时钟的预分频器值。 Period：计数重载值，TIM计数当超过这个值，则重新计数。 TimeClockFren：定时器的输入时钟频率（单位MHZ），也就是当前使用的TIM所用的CLOK的时钟频率。如果不清楚，可通过相关参数得到。

eg:

TIM2_InitStruct.Instance = TIM2; TIM2_InitStruct.Init.Prescaler = 1999; TIM2_InitStruct.Init.Period = 999; ......

如上所示，上述代码在TimeClockFren为2.09Mhz的频率下，则定时器溢出的时间为 TimeOut = （（1999 + 1） * （999 + 1）） / 2; TimeOut = 1000000us = 1s。 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //自动装填定时器周期超过即重新开始计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 使能确定频率是t的话（arr+1）*（psr+1）/t=时钟多长时间触发一次中断

什么是预计分频，时钟频率是总频率/预分频数。时钟频率是t 周期为1/t； Period为重载数重载数*1/t=多少秒产生中断重映射部分：对TIM3而言： 1、当没有重映射时，TIM3的四个通道CH1，CH2，CH3，CH4分别对应PA6，PA7,PB0,PB1 2、当部分重映射时，TIM3的四个通道CH1，CH2，CH3，CH4分别对应PB4，PB5,PB0,PB1 3、当完全重映射时，TIM3的四个通道CH1，CH2，CH3，CH4分别对应PC6，PC7,PC8,PC9 重映射以后相对应的通道即将会改变，复用的将会被禁用。同一个定时器不可以同时用中断以及pwm输出除非同种频率

附录： Static: 定义的变量在静态存储区，程序结束不会被释放。 TIM_ClearITPendingBit 清除的是一些中断标志位，TIM_ClearFlag 清除的是定时器的状态标志，比如定时器捕获状态位定时器触发标志位.

附录，本文章仅是个人笔记，如有错误还请斧正，如有侵权必删。

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