代码收藏家技术教程 2023-12-06

STM32定时器(TIM)基本定时功能详解

本文主要通过介绍定时器基本结构去学习如何使用定时器进行定时。

一、定时器基本介绍

定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断，从而达到计时功能。

本文从通用定时器介绍。本文所使用芯片为 STM32F103C8T6，拥有TIM1-TIM4 四个定时器资源。

1.1、基本定时器结构

图.2为基本定时器结构

红色框选部分为时基单元。

【1】内部时钟（CK_INT）输入到PSC预分频器，预分频器会对输入时钟进行分频。如PSC=0时为1分频，即CK_CNT=CK_INT/1, PSC=1时，CK_CNT=CK_INT/2。

【2】CNT计数器：对预分频后的时钟进行计数，计时时钟每来一个上升沿，计数器+1，直到达到最大计数值，即65535。最大值后再增加则会回到0，从头开始。

【3】自动重装寄存器：存储了CNT计数器需要计数的值，当计数器计数值等于自动重装值，则会产生中断信号，并重置计数器。

【4】更新中断：即为【3】所产生的中断信号（图3蓝色框选部分）。更新中断之后就会通往NMIC，再配置好NMIC的定时器通道，更新中断就可得到CPU相应

【5】更新事件：同为【3】所产生的信号，但器不会触发中断，而是触发内部其他电路工作。

1.2、通用定时器结构介绍

【1】图四中，红色框选部分与基本定时器结构相同。但是基本定时器仅有向上计数模式，而通用定时器与高级定时器可支持向下计数与中央对齐计数。

向下计数：从自动重装寄存器设定值向下递减1，直到为0,，并产生中断信号从而触发更新中断或更新时间。

中央对齐计数：CNT从0开始计数，计数值与自动重装值相等时，申请中断，随后又向下自减至0，再次申请中断，以此循环。

【2】输入时钟：绿色框选部分为输入时钟，对于基本定时器而言，只有内部时钟可选择。对于通用定时器，可以选择外部时钟。

1.3、定时器定时配置流程

1.4、时序描述

1.4.1、预分频器时序

【1】预分频控制寄存器：仅供读写作用，并不直接决定分频系数。

【2】缓冲寄存器：真正决定分频系数的寄存器。

当预分频控制寄存器的分频系数由0>1时，预分频缓冲器并未立即更新分频系数，而是等待本次计数周期结束时，产生更新事件后，预分频控制寄存器的分频系数的值才会被传递到预分频缓存寄存器，此时分频系数才真正变为1。

计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)。

1.4.2、计数器时序

分频系数为2，CK_CNT=72MHz。CNT_EN为时钟使能，高电平启动。

【1】CK_CNT:由于分频系数为2，因此CK_CNT=CK_INT/2=36MHz。

【2】计数器寄存器：上升沿自增，增加到0036时，发生溢出，尝产生更新事件，更短中断标志位置1，申请中断。中断响应后需手动清零标志位UIF

计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)。

例如，需要定时1s。

定时 f=1s=1Hz=72MHz / 7200 / 10000.

此时预分频值 (PSC + 1)为720，自动重装值 (ARR + 1)为1000.

二、现象代码（定时器定时中断）

以上为该例程硬件接线图

2.1、Timer.c文件

以下代码为该文件全部代码（不包含头文件）

extern int16_t NUM;

void Timer_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);  //开启时钟，TIM2是APB1总线的外设
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;		//指定参数分频值(选择1分频)，DIV22分频 DIV4 44分频 
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择技术模式；
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=720-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);			//配置时基单元
	
	TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
	
		NUM++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

2.1.1、TIM部分

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);  //开启时钟，TIM2是APB1总线的外设
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;	//指定参数分频值(选择1分频)，DIV22分频 DIV4 44分频 
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数模式；
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=10000-1;      //ARR
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=720-1;      //PSC
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);			//配置时基单元
	
	TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

【1】TIM_InternalClockConfig（）：使用内部时钟函数。单片机上电默认使用内部时钟，因此可以不写改代码。

【2】TIM_ClockDivision：指定时钟分频，DIV2 2分频 DIV4 4分频。本例中选择不分频。

滤波器主要依靠采用频率以及采用点数工作，其信号来源可以是内部时钟分频而来，而分频值即由该参数决定。此处可任意分配值。

【3】TIM_CounterMode：计数模式，继续向上、向下或对齐计数模式。本例选择向上计数模式。

【4】TIM_Period: ARR自动重装寄存器值

【5】TIM_Prescaler: PSC预分频计数器置

【6】TIM_TimeBaseInitStructure：高级定时器才拥有，因此此处给0.

【7】TIM_ClearFlag（）：使能中断函数。

【8】TIM_ClearFlag（）；引用该函数是为了解决复位立刻进中断的现象。

2.1.2、NVIC部分

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

【1】NVIC_PriorityGroupConfig（）：中断分组，配置优先级分组：抢占优先级和次优先级。

【2】NVIC_IRQChannel：指定要启用或禁用的IRQ通道。

【3】NVIC_IRQChannelCmd：使能

【4】NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级

【5】NVIC_IRQChannelSubPriority：响应优先级

2.1.3、中断函数

void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		NUM++;
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
	}
}

【1】TIM_GetITStatus（）：查看TIMx的更新事件中断标志位

3.1main.c 主程序代码

三、函数简介

3.1、时钟源选择（部分函数）

3.1.1、选择内部时钟

//定时器默认使用内部定时器，可以不用写这个函数

TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx)

效果如下图

3.1.2、选择ITRx其他定时器时钟

//参数1：选择定时器

//参数2：选择要接入那个其他定时器

TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_InputTriggerSource)

效果如下图

3.1.3、选择Tlx捕获通道时钟

参数1：选择定时器

参数2：选择Tlx某个引脚

参数3：输入极性

参数4：滤波器

TIM_TIxExternalClockConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_TIxExternalCLKSource,

uint16_t TIM_ICPolarity, uint16_t ICFilter);

3.1.4、选择ETR外部时钟模式1的输入时钟

//参数1：选择定时器

//参数2：外部触发预分频器—对ETR外部时钟提前做一次预分频

//参数3：极性

//参数4：滤波器

TIM_ETRClockMode1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter)

3.1.5、选择ETR外部时钟模式2的输入时钟

//参数1：选择定时器

//参数2：外部触发预分频器—对ETR外部时钟提前做一次预分频

//参数3：极性

//参数4：滤波器

TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler,
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter

3.1.6、单独配置ETR预分频器、极性。滤波器等参数

TIM_ETRConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler, uint16_t TIM_ExtTRGPolarity,uint16_t ExtTRGFilter)

3.2、时基单元

3.2.1、时基单元初始化

参数1-TIMx：选择某个定时器

参数2-TIM_TimeBaseInitStruct：结构体，内部包含了配置时基单元的基本信息

TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

3.2.2、将结构体初始化为默认值

TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

结构体内含信息：

TIM_Prescaler；

3.2.3、运行控制

//参数1：选择定时器

//参数2:使能or失能

TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

3.3、中断输出控制

//参数1：选择定时器

//参数2：选择配置那个中断输出

//参数3;使能or失能

TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)

3.4、NVIC配置

详见前文

3.5、补充函数

3.5.1、单独写预分频值

//参数1：选择定时器

//参数2、写入预分频的值

//参数3、写入模式（用到再详查资料）

TIM_PrescalerConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Prescaler, uint16_t TIM_PSCReloadMode)

3.5.2、改变计数器的计数模式

//参数2：选择新的计数器模式

TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode)

3.5.3、自动重装器预装功能配置

TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

3.5.4、计数器写入一个值

TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Counter)

3.5.5、自动重装器写入一个值

TIM_SetAutoreload(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Autoreload)

3.5.6、获取当前计数器的值

 TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx)

3.5.7、获取当前预分频的值

TIM_GetPrescaler(TIM_TypeDef* TIMx)

问题解决

一上电就出现中断在 TIM_TimeBaseInit();后加上函数

TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update).

本文以重新优化内容排布，以后将会不定期优化更新。

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一、定时器基本介绍

1.1、基本定时器结构

1.2、通用定时器结构介绍

1.3、定时器定时配置流程

1.4、时序描述

1.4.1、预分频器时序

1.4.2、计数器时序

二、现象代码（定时器定时中断）

2.1、Timer.c文件

2.1.1、TIM部分

2.1.2、NVIC部分

2.1.3、中断函数

3.1main.c 主程序代码

三、函数简介

3.1、时钟源选择（部分函数）

3.1.1、选择内部时钟

3.1.2、选择ITRx其他定时器时钟

3.1.3、选择Tlx捕获通道时钟

3.1.4、选择ETR外部时钟模式1的输入时钟

3.1.5、选择ETR外部时钟模式2的输入时钟

3.1.6、单独配置ETR预分频器、极性。滤波器等参数

3.2、 时基单元

3.2.1、时基单元初始化

3.2.2、将结构体初始化为默认值

3.2.3、运行控制

3.3、中断输出控制

3.4、NVIC配置

3.5、补充函数

3.5.1、单独写预分频值

3.5.2、改变计数器的计数模式

3.5.3、自动重装器预装功能配置

3.5.4、计数器写入一个值

3.5.6、获取当前计数器的值

3.5.7、获取当前预分频的值

问题解决

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3.2、时基单元

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