一、定時器控制LED周期性亮滅

（一）定時器

1.STM32F103定時器分類及區別

STM32F103一共有8個定時器TIM1~TIM8。STM32的定時器分為基本定時器、通用定時器和高等定時器。

①TIM6、TIM7（基本定時器）：基本定時器是只能向上計數的16位定時器，基本定時器只能有定時的功能，沒有外部IO口，所以沒有捕獲和比較通道。

②TIM2、TIM3、TIM4、TIM5（通用定時器）：通用定時器是可以向上計數，也可以向下計數的16位定時器。通用定時器可以定時、輸出比較、輸入捕捉，每個通用定時器具有4個外部IO口。

③TIM1、TIM8（高級定時器）：高級定時器是是可以向上計數，也可以向下計數的16位定時器。高等定時器可以定時、輸出比較、輸入捕捉、還可以輸出三相電機互補信號，每個高等定時器有8個外部IO口。

此次主要使用通用定時器，故后續了解以通用定時器為主

2.通用定時器主要功能

通用TIMx (TIM2、TIM3、TIM4和TIM5)定時器功能包括：

● 16位向上、向下、向上/向下自動裝載計數器

● 16位可編程(可以實時修改)預分頻器，計數器時鐘頻率的分頻系數為1～65536之間的任意數值

● 4個獨立通道：
─ 輸入捕獲
─ 輸出比較
─ PWM生成(邊緣或中間對齊模式)
─ 單脈沖模式輸出

● 使用外部信號控制定時器和定時器互連的同步電路

● 如下事件發生時產生中斷/DMA：
─ 更新：計數器向上溢出/向下溢出，計數器初始化(通過軟件或者內部/外部觸發)
─ 觸發事件(計數器啟動、停止、初始化或者由內部/外部觸發計數)
─ 輸入捕獲
─ 輸出比較

● 支持針對定位的增量(正交)編碼器和霍爾傳感器電路

通用定時器計數模式：①向上計數 ②向下計數 ③中心對齊

3.通用定時器工作過程

從時鐘源產生框可以看到

定時器時鐘有四種來源:
● 內部時鐘(CK_INT)
● 外部時鐘模式1：外部輸入腳(TIx) (輸入捕獲的引腳)
● 外部時鐘模式2：外部觸發輸入(ETR)
● 內部觸發輸入(ITRx)：（定時器級聯）使用一個定時器作為另一個定時器的預分頻器，如可以配置一個定時器Timer1而作為另一個定時器Timer2的預分頻器。

產生CK_PSC時鐘，然后在從模式控制器內設置好計數模式（向上向下），再經過預分頻器產生CK_CNT，若為CNT計數器向下計數，則當其計數到0時，自動重裝載寄存器會重新為CNT計數器裝載新值重新遞減計數，并產生一個更新事件。

時基單元：
● 計數器寄存器(TIMx_CNT)
● 預分頻器寄存器 (TIMx_PSC)
● 自動裝載寄存器 (TIMx_ARR)
輸入捕獲：信號通過捕獲通道進入，經濾波，經分頻，到捕獲比較寄存器。（經輸入捕獲與輸出比較的四個通道其實是一個）

（二）STM32CubeMX創建工程

這里我們 arr=4999 psc=6399 Tclk=16Mhz Tout = (5000*6400)/16 us = 2s

（三）代碼實現

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{static unsigned char ledState = 0;if (htim == (&htim2)){if (ledState == 0)HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_RESET);elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);ledState = !ledState;}
}

（四）實驗結果

二、PWM模式控制LED呼吸燈

（一）PWM工作原理

脈沖寬度調制（Pulse width modulation，PWM）是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。

STM32的每個通用定時器都有獨立的4個通道可以用來作為：輸入捕獲、輸出比較、PWM輸出、單脈沖模式輸出等。

STM32的定時器除了TIM6和TIM7（基本定時器）之外，其他的定時器都可以產生PWM輸出。其中，高級定時器TIM1、TIM8可以同時產生7路PWM輸出。

1.PWM一個周期

• 定時器從0開始向上計數
• 當0-t1段,定時器計數器TIMx_CNT值小于CCRx值,輸出低電平
• t1-t2段,定時器計數器TIMx_CNT值大于CCRx值,輸出高電平
• 當TIMx_CNT值達到ARR時,定時器溢出,重新向上計數…循環此過程
• 至此一個PWM周期完成

每個定時器有四個通道，每一個通道都有一個捕獲比較寄存器。
將寄存器值和計數器值比較，通過比較結果輸出高低電平，便 可以實現脈沖寬度調制模式（PWM信號）。
向上計數：

假定定時器工作在向上計數 PWM模式：

當 CNT<CCRx 時，輸出 0
當 CNT>=CCRx 時輸出 1
當 CNT 達到 ARR 值的時候，重新歸零，然后重新向上計數，依次循環。

改變 CCRx 的值，就可以改變 PWM 輸出的占空比，改變 ARR 的值，就可以改變 PWM 輸出的頻率。

2.PWM輸出模式區別

PWM模式1：在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)
PWM模式2：在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為無效電平，否則為有效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平
注意：PWM的模式只是區別什么時候是有效電平，但并沒有確定是高電平有效還是低電平有效。這需要結合CCER寄存器的CCxP位的值來確定

3.PWM的計數模式

向上計數模式：
下面是一個PWM模式1的例子。當TIMx_CNT<TIMx_CCRx時PWM信號參考OCxREF為高，否則為低。如果TIMx_CCRx中的比較值大于自動重裝載值(TIMx_ARR)，則OCxREF保持為’1’。如果比較值為0，則OCxREF保持為’0’：

向下計數模式：
在PWM模式1，當TIMx_CNT>TIMx_CCRx時參考信號OCxREF為低，否則為高。如果TIMx_CCRx中的比較值大于TIMx_ARR中的自動重裝載值，則OCxREF保持為’1’。該模式下不能產生0％的PWM波形

中央對齊模式：
當TIMx_CR1寄存器中的CMS位不為’00’時，為中央對齊模式(所有其他的配置對OCxREF/OCx信號都有相同的作用)。根據不同的CMS位設置，比較標志可以在計數器向上計數時被置’1’、在計數器向下計數時被置’1’、或在計數器向上和向下計數時被置’1’。TIMx_CR1寄存器中的計數方向位(DIR)由硬件更新，不要用軟件修改它。

（二）STM32CubeMX創建工程

（三）代碼實現

/* USER CODE BEGIN 1 */
uint16_t pwmVal=0; //PWM占空比
uint8_t dir=1;
/* USER CODE END 1 */

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
/* USER CODE END 2 */

while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */while (pwmVal< 500){pwmVal++;__HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pwmVal); //修改比較值，修改占空比// TIM3->CCR1 = pwmVal; 與上方相同HAL_Delay(1);}while (pwmVal){pwmVal--;__HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pwmVal); //修改比較值，修改占空比// TIM3->CCR1 = pwmVal; 與上方相同HAL_Delay(1);}HAL_Delay(200);
}
/* USER CODE END 3 */

（四）實驗結果

參考鏈接

定時器&PWM應用編程
STM32CubeMX & Keil——STM32F103C8T6：PWM控制LED燈