STM32第二十一天定時器TIM

1 定時器基礎知識
a:上來說就是用來定時的機器，是存在于STM32單片機中的一個外設。STM32總共有8個定時器，分別是2個高級定時器(TIM1、TIM8)，4個通用定時器 (TIM2、TIM3、TIM4、TIM5) 和2個基本定時器 (TIM6、TIM7)，如下圖所示：|
STM32F10X系列總共最多有八個定時器：

?STM32F103C8T6核心定時器 (5個)

  1. TIM1 (高級控制定時器 - Advanced-control timer)

    • 16位向上/向下計數器

    • 4個獨立通道（可用于輸入捕獲、輸出比較、PWM生成）

    • 支持互補輸出帶死區插入（非常適合電機控制、電源轉換）

    • 支持編碼器接口

    • 支持剎車信號輸入

    • 最高可達72MHz計數時鐘。

  2. TIM2 (通用定時器 - General-purpose timer)

    • 16位向上/向下計數器

    • 4個獨立通道（輸入捕獲、輸出比較、PWM）

    • 支持編碼器接口

    • 具有32位可編程預分頻器（提供非常精細的時鐘分頻）。

    • 最高可達72MHz計數時鐘。

  3. TIM3 (通用定時器 - General-purpose timer)

    • 16位向上/向下計數器

    • 4個獨立通道（輸入捕獲、輸出比較、PWM）

    • 支持編碼器接口

    • 最高可達72MHz計數時鐘。

  4. TIM4 (通用定時器 - General-purpose timer)

    • 16位向上/向下計數器

    • 4個獨立通道（輸入捕獲、輸出比較、PWM）

    • 支持編碼器接口

    • 最高可達72MHz計數時鐘。

  5. TIM5 (通用定時器 - General-purpose timer)

    • 16位向上/向下計數器

    • 4個獨立通道（輸入捕獲、輸出比較、PWM）

    • 支持編碼器接口

    • 最高可達72MHz計數時鐘。

2.三種STM32定時器的區別：

?即：高級定時器具有捕獲/比較通道和互補輸出，通用定時器只有捕獲/比較通道，基本定時器沒有以上兩者

.計數器模式
通用定時器可以向上計數、向下計數、向上向下雙向計數模式
1：向上計數模式：計數器從0計數到自動加載值(TIMx_ARR)，然后重新從0開始計數并且
產生一個計數器溢出事件
2：向下計數模式：計數器從自動裝入的值(TIMx_ARR)開始向下計數到0，然后從自動裝
入的值重新開始，并產生一個計數器向下溢出事件
3：中央對齊模式（向上/向下計數）：計數器從0開始計數到自動裝入的值-1，產生一個
計數器溢出事件，然后向下計數到1并且產生一個計數器溢出事件；然后再從0開始重新計數

?

二：基本定時器

1.基本定時器的結構框圖

1. 時鐘源
2. 控制器
3. 時基單元

1. 時鐘源 (Clock Sources)

  • 來源：?圖中最上方明確標注了?來自RCC的TIMxCLK。

  • 含義：

    • RCC?(Reset and Clock Control)：STM32的時鐘控制器模塊，負責產生和分配系統所有時鐘信號。

    • TIMxCLK：這是分配給特定定時器（TIM1, TIM2, TIM3等）的時鐘源。這個時鐘的頻率決定了定時器運行的最快速度。

  • 常見TIMxCLK來源 (STM32F1為例)：

    • 內部時鐘 (CK_INT)：?這是最常用的模式。通常TIMxCLK直接來源于APB1（低速外設總線，TIM2-4掛在上面）或APB2（高速外設總線，TIM1掛在上面）的時鐘。在標準庫/HAL庫中，調用?HAL_TIM_Base_Init()?或類似初始化函數后，默認選擇的就是內部時鐘。

    • 外部時鐘模式1 (External Clock Mode 1)：?時鐘信號來自定時器的特定輸入通道（如TI1, TI2）。通常用于外部脈沖計數或測量外部信號頻率。

    • 外部時鐘模式2 (External Clock Mode 2)：?時鐘信號來自ETR引腳（外部觸發輸入）。

    • 內部觸發輸入 (ITRx)：?一個定時器可以被另一個定時器觸發，此時觸發信號就成為被觸發定時器的時鐘源。

  • 圖中體現：?來自RCC的TIMxCLK?就是進入定時器的最初時鐘信號。它首先被送入?觸發控制器 (Trigger Controller)?和?時基單元。

  • 關鍵點：?時鐘源的選擇和頻率是決定定時器計數速度和精度的最根本因素。

因為APB1的預分頻系數是2，所以是36MHz*2=72MHz;

2:控制器
控制器用于控制定時器：復位、使能、計數、觸發ADC
涉及到的寄存器：CR1/2,DIER,EGR,SR

核心功能：
通過寄存器控制定時器的啟停、計數模式、中斷/DMA觸發及事件生成。
關鍵寄存器及作用：

寄存器核心功能關鍵位說明
CR1控制計數方向、使能、預裝載設置CEN：定時器使能位（1=啟動計數）
DIR：計數方向（0=向上，1=向下）
ARPE：ARR預裝載使能（影子寄存器開關）
CR2主模式配置、觸發輸出選擇MMS[2:0]：選擇TRGO觸發源（如更新事件UEV、捕獲比較事件等）
DIER使能中斷/DMA請求UIE：更新事件中斷使能
UDE：更新事件DMA請求使能
EGR軟件強制生成事件UG：置1時立即生成更新事件（強制重載影子寄存器）
SR狀態標志監測UIF：更新事件標志位（需軟件清零）

3:時基（定時器的心臟）
定時器最重要的就是時基部分：包括預分頻器、計數器、自動重裝載寄存器
預分頻器：1-16位預分頻器PSC對內部時鐘CK_PSC進行分頻之后，得到計數器時
鐘CK_INT=CK_PSC/(PSC+1)
CNT在計數器時鐘的驅動下開始計數，計數一次的時間為1/CK_INT
計數器、重裝在寄存器：定時器使能（CEN置1）后，計數器CNT在CK_CNT驅動
下計數，當TNT值與ARR的設定值相等時就自動生成事件并CNT自動清零，然后
自動重新開始計數，如此重復以上過程。

最終定時周期計算 (以向上計數為例)：

  • 定時器時鐘頻率 (CK_CNT) = TIMxCLK / (PSC + 1)

  • 計數器溢出頻率 (更新事件頻率) = CK_CNT / (ARR + 1)

  • 定時周期 (每次更新事件的時間間隔) = (ARR + 1) / CK_CNT = (ARR + 1) * (PSC + 1) / TIMxCLK

例子 (STM32F103C8T6 @72MHz, TIM2 定時1ms):

  • TIMxCLK?(APB1 Timer Clk) = 72 MHz

  • 目標周期 T = 0.001s (1ms)

  • 選擇?PSC = 7199?(分頻系數 7200)

    • CK_CNT?= 72,000,000 Hz / 7200 = 10,000 Hz (周期 0.0001s)

  • 需要計數次數 N = T / (1 / CK_CNT) = 0.001s / 0.0001s = 10

  • 設置?ARR = 9?(因為計數從0到9是10次)

    • 驗證：周期 = (9 + 1) * (7199 + 1) / 72,000,000 = 10 * 7200 / 72,000,000 = 72,000 / 72,000,000 = 0.001s = 1ms ?

這張框圖完美地詮釋了STM32定時器如何利用時鐘源、控制器和時基單元（PSC, CNT, ARR）協同工作來產生精確的定時基礎。理解這三個部分及其相互關系是掌握STM32定時器的關鍵。

.定時時間的計算
定時器時間= （PSC+1）*（ARR+1）/72M

三、影子寄存器：關鍵緩沖機制

存在意義：解決運行時修改參數導致的周期撕裂問題

兩種模式對比：
特性啟用影子寄存器 (ARPE=1)禁用影子寄存器 (ARPE=0)
修改生效時機下次更新事件(UEV)時立即生效
安全性???? 無周期撕裂風險?? 可能中斷當前計數周期
典型場景實時調整PWM周期/頻率單次觸發或無需平滑切換的場景
寄存器操作修改后需等待UEV或手動觸發EGR.UG=1直接寫入即生效

關鍵場景演示（ARPE=1時修改ARR）：

  1. CNT正在計數至舊ARR值（如200）

  2. 用戶寫入新ARR=300 → 存入預裝載寄存器

  3. CNT到達200 → 觸發UEV →

    • 影子寄存器加載300

    • CNT清零并按新值300重新計數
      完美避免計數中途切換導致的周期異常

通用定時器（TIM2/3/4/5）?和?高級定時器（TIM1/8）?、

一、定時器核心功能對比

功能通用定時器 (TIM2/3/4/5)高級定時器 (TIM1/8)
基礎定時? 支持? 支持
輸出比較? 4通道獨立PWM輸出? 4通道PWM +?3路互補輸出
輸入捕獲? 測量脈沖寬度/頻率? 增強型捕獲（支持正交編碼器）
斷路輸入? 不支持??緊急關斷引腳（Break Input）
重復計數器? 無??RCR（實現事件分頻）
時鐘源PCLK1 (36/72MHz)PCLK2 (72MHz)

📌?注：

  • F103的通用定時器掛載在APB1總線（最大72MHz），高級定時器掛載在APB2總線（72MHz）。

  • 互補輸出和斷路輸入是高級定時器用于電機控制/逆變器的關鍵安全特性。

二、高級定時器獨有功能詳解

1. 重復計數器 (RCR)

  • 作用：實現事件分頻，避免頻繁中斷。

2. 互補輸出與死區控制

  • 通道結構：

    TIM1_CH1  -->  PWM主輸出  (e.g., PA8)
TIM1_CH1N --> 互補輸出   (e.g., PB13)  // 低有效，帶死區

  • 死區發生器 (DBG)：
    防止上下管（如MOSFET）同時導通造成短路，插入納秒級延遲。

3. 斷路輸入 (Break Input)

  • 緊急關斷場景：過流/過壓時，外部信號拉低→?立即關閉所有PWM輸出。

  • 寄存器控制：
    BDTR寄存器配置斷路極性、鎖定模式、OSSR/OSSI狀態。

三、通用定時器核心特性

1. 時基單元（與高級定時器相同）

  • 16位PSC（預分頻器） + 16位ARR（自動重裝） → 靈活定時間隔

  • 計算公式：
    <code>T<sub>out</sub>?= (ARR + 1) × (PSC + 1) / TIM<sub>CLK</sub></code>
    （例：72MHz下，PSC=7199, ARR=9 → 1ms定時）

3 定時器控制LED?

軟件流程設計
初始化系統
初始化定時器和LED的IO時鐘
初始化LED的引腳IO
定時器中斷中驅動LED燈
Tim.c
#include "stm32f10x.h"
#include "Tim.h"void Base_Tim_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitstruct;NVIC_InitTypeDef NVIC_Initstruct;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//看心得1TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Period=7200;TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Prescaler=10000;TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitstruct);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE );TIM_Cmd( TIM2, ENABLE);NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn ;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_Initstruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_Initstruct);}

Tim.h

#ifndef _TIM_H_
#define _TIM_H_void Base_Tim_Init(void);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "led.h"
#include "Bear.h"
#include "key.h"
#include "relay.h"
#include "shake.h"
#include "wireless.h"
#include "exti_key.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "Tim.h"void delay(uint16_t time)//延時1ms  軟件延時粗延時
{uint16_t i=0;while(time --){i=12000;while(i --);}}int  main()
{LED_Init();Base_Tim_Init();while(1){}}void TIM2_IRQHandler (void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update)!=RESET){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);delay(1000);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);delay(1000);TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}}

今日心得：

1:定時器時鐘分頻（TIM_Clock_Division_CKD）詳解

在STM32定時器（TIM）中，CKD（Clock Division）用于配置輸入時鐘源的分頻系數，從而調整定時器的內部時鐘頻率。以下是核心概念的解釋：

1. 分頻宏定義的含義
宏定義值（十六進制）二進制值分頻系數作用描述
TIM_CKD_DIV10x0000001不分頻（時鐘源直接使用）
TIM_CKD_DIV20x0100012時鐘源2分頻（頻率減半）
TIM_CKD_DIV40x0200104時鐘源4分頻（頻率降為1/4）

關鍵點：

  • 這些值通過位操作寫入定時器控制寄存器（TIMx_CR1）的?CKD[1:0]?位（第8-9位）。

  • 例如：0x0100（即0000 0001 0000 0000）會將第8位置1，第9位保持

總結

  • TIM_CKD_DIVx?是配置定時器時鐘源分頻的選項，直接影響定時器的基礎頻率。

  • 分頻系數1/2/4?分別對應不分頻、2分頻、4分頻，通過寄存器位?CKD[1:0]?控制。

  • 與預分頻器（PSC）協同工作，可實現更靈活的時鐘頻率調整。

通過合理配置?CKD，開發者可以優化定時器的功耗和性能，適配不同應用場景的需求。

?2：TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);作用是啥

核心作用

配置定時器（TIM）的中斷使能狀態
通過設置/清除定時器的?DIER（DMA/Interrupt Enable Register）寄存器?的特定位，控制特定定時器事件是否觸發中斷。

參數解析

參數類型說明
TIMxTIM_TypeDef*定時器實例指針（如 TIM1, TIM2 等）
TIM_ITuint16_t中斷源選擇（使用位掩碼指定要配置的中斷事件）
NewStateFunctionalState中斷狀態：ENABLE（使能）或?DISABLE（禁用）

中斷源（TIM_IT）詳解

TIM_IT?是以下宏的位掩碼組合（可多選）：

中斷源宏值（十六進制）觸發事件說明
TIM_IT_Update0x0001計數器溢出/更新事件（如計數器達到自動重載值）
TIM_IT_CC10x0002通道 1 捕獲/比較事件（如輸入捕獲觸發或比較匹配）
TIM_IT_CC20x0004通道 2 捕獲/比較事件
TIM_IT_CC30x0008通道 3 捕獲/比較事件
TIM_IT_CC40x0010通道 4 捕獲/比較事件
TIM_IT_Trigger0x0040觸發事件（由從模式控制器觸發，如外部信號同步）
TIM_IT_Break0x0080斷路輸入事件（高級定時器特有，用于緊急關閉輸出）

?

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