STM32通用定时器（HAL库）定时中断、PWM呼吸灯

定时器和延时函数的区别

通用定时器结构

时钟信号：

触发控制器选择时钟信号:

内部时钟驱动：

从模式：用其他定时器的触发信号作为时钟信号（ITR0、ITR1）

时基单元：

基本定时器已经讲过，下面节选字stm32cubemx的教程基础篇

捕获/比较通道

定时器的捕获/比较通道可以用于多种应用，包括测量信号的频率、脉宽调制（PWM）信号的生成和控制等。

输入捕获：用于捕获外部信号的事件时间，可用于测量频率和脉宽。

输出比较：用于生成特定的PWM信号或控制外部设备（如伺服电机）。

捕获：

通过检测边沿信号，在边沿信号跳转时，将定时器的TIMx_CNT的值放到TIMx_CCR（捕获/比较寄存器）里。

输入捕获模式

当外部信号沿（上升沿或下降沿）到达时，当前计数器的值会被捕获并存储在相应的CCR寄存器中。这可以用来计算信号的频率、脉宽等信息。可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。

t1-t2 时间就是我们需要测量的高电平时间，假如定时器工作在向上计数模式，测量方法是：首先设置定时器通道 x 为上升沿捕获，这样在 t1 时刻，就会捕获到当前的 CNT 值，然后立即清零 CNT，并设置通道 x 为下降沿捕获，这样到 t2 时刻，又会发生捕获事件，得到此时的 CNT 值，记为 CCRx2。根据定时器的计数频率，我们就可以算出 t1-t2 的时间，从而得到高电平脉宽。在 t1-t2 时间内可能会出现 N 次定时器溢出，因此我们还需要对定时器溢出进行处理，防止因高电平时间过长发生溢出导致测量数据不准。CNT计数的次数等于：N*ARR+CCRx2，有了这个计数次数，再乘以 CNT 的计数周期，即可得到 t2-t1 的时间长度，即高电平持续时间。

PWM输入模式

在PWM模式下，TIMx_CCR寄存器的值决定了输出信号的高电平持续时间，即占空比。

设定比较值后，当计数器的值达到该比较值时，触发相应的事件，比如切换输出引脚状态。

比较

计数器的值和与装载的值进行比较。

强置输出模式

输出比较模式

PWM模式

单脉冲模式

在PWM模式下，TIMx_CCR寄存器的值决定了输出信号的高电平持续时间，即占空比。改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的频率。

设定比较值后，当计数器的值达到该比较值时，触发相应的事件，比如切换输出引脚状态。

相关HAL函数

PWM

初始化

HAL_TIM_PWM_Init(TIM_HandleTypeDef *htim);

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* 检查定时器句柄是否分配 */
  if (htim == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检查参数的有效性 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
  assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
  assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));

  if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
  {
    /* 分配锁资源并进行初始化 */
    htim->Lock = HAL_UNLOCKED;

#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    /* 将中断回调重置为传统的弱回调函数 */
    TIM_ResetCallback(htim);

    if (htim->PWM_MspInitCallback == NULL)
    {
      htim->PWM_MspInitCallback = HAL_TIM_PWM_MspInit;
    }
    /* 初始化底层硬件：GPIO、时钟、NVIC */
    htim->PWM_MspInitCallback(htim);
#else
    /* 初始化底层硬件：GPIO、时钟、NVIC 及 DMA */
    HAL_TIM_PWM_MspInit(htim);
#endif /* USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS */
  }

  /* 设置定时器状态 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* 初始化PWM的基本时间 */
  TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);

  /* 初始化DMA突发操作状态 */
  htim->DMABurstState = HAL_DMA_BURST_STATE_READY;

  /* 初始化定时器通道状态 */
  TIM_CHANNEL_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
  TIM_CHANNEL_N_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);

  /* 初始化定时器状态 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

HAL_TIM_PWM_DeInit(TIM_HandleTypeDef *htim);

反初始化定时器PWM功能,将定时器的设置重置为其默认状态，并释放相关资源。

HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_OC_InitTypeDef *sConfig, uint32_t Channel);

sConfig为指向 PWM 配置结构体的指针，该结构体中包含了 PWM 模式下的输出比较初始化参数。这些参数通常包括：

Pulse: 定义在一个计数周期内的脉冲宽度（即占空比）。

OCMode: 定义输出比较模式（如 PWM 模式 1 或 2）。

Polarity: 定义输出的极性（如高或低有效）。

FastMode: 加速模式的启用/禁用。

OCFastMode: 是否启用快速模式。

操作函数

HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

启动PWM输出。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

停止PWM输出。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

启动PWM输出并使能中断。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

停止PWM输出并禁用中断。

HAL_TIM_PWM_SetCompare(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, uint32_t CompareValue);

设置PWM通道的比较值（占空比），以动态调整PWM输出。

HAL_TIM_OCxPreloadConfig(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, FunctionalState NewState);

用于配置输出比较通道的预装载功能，这个功能可以增强PWM信号的稳定性和一致性。OCx 代表输出比较通道（如 OC1、OC2 等），其中 x 是通道的编号。

HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

当 PWM 脉冲完成时调用的回调函数，允许用户执行自定义操作。

输入捕获

HAL_TIM_IC_Init(&htim);

初始化定时器的输入捕获功能。

HAL_TIM_IC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_IC_InitTypeDef *sConfig, uint32_t Channel)

TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC;
sConfigIC.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING; // 设置捕获极性
sConfigIC.ICSelection = TIM_IC_SELECTION_DIRECTTI; // 直接连接
sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不分频
sConfigIC.ICFilter = 0; // 无滤波
HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1);

HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1);

HAL_TIM_IC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

启动指定的输入捕获通道。

HAL_TIM_IC_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

停止指定的输入捕获通道。

HAL_TIM_IC_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

HAL_TIM_IC_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

启动\停止输入捕获通道并使能中断。

HAL_TIM_IC_GetState(TIM_HandleTypeDef *htim);

获取输入捕获通道的状态。

HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

输入捕获事件发生时调用的回调函数，用户可以在这里处理捕获数据。

PWM输入

PWI模式(输入捕获的特例)是专为捕获PWM信号设计的输入捕获模式。在该模式下，定时器的两个输入捕获通道（通常为CH1和CH2）协同工作，通过捕获PWM信号的两个不同特征（通常是上升沿和下降沿）来实现对信号频率和占空比的测量。

CH1通常用于捕获PWM信号的上升沿，以此来测量信号的周期。

CH2则用于捕获PWM信号的下降沿，用于计算占空比。

HAL库的定时器中断结构

HAL_TIM_IRQHandler()框架，根据不同的中断标志位和中断事件调用不同的中断回调函数。

定时器同步

参考下文介绍

多个定时器同步输出的主从配置示例 – STM32团队 ST意法半导体中文论坛 (stmicroelectronics.cn)

生成PWM波和定时中断

PWM原理

基础设置

配置Timer的时钟信号

将TIM2配置基本定时功能，

设置NVIC

配置PWM输出

设置参数

设置PWM通道的GPIO配置

代码

定时器的函数结构

main.c

HAL_Delay()改变了PWM 占空比调节的速度

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){//定时器中断回调函数
	if(htim==(&htim2))//判断产生中断的定时器
	{
		HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);//LED状态反转
	}
}


/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_4);
 
  uint16_t a=0;//定义占空比变量并给出初始值
  
  
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
	 while(a < 500){ 
	  a++;
	  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_4,a);//设置占空比函数（参数3是PWM比值，范围0~ARR计数周期） 
		 HAL_Delay(10);
	 }
	 while(a)
	 {
		 a--;
		 __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_4,a);
		 HAL_Delay(10);
	 
	 }
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

tim.c

/**
  ******************************************************************************
  * @file    tim.c
  * @brief   This file provides code for the configuration
  *          of the TIM instances.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tim.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

TIM_HandleTypeDef htim2;
TIM_HandleTypeDef htim3;

/* TIM2 init function */
void MX_TIM2_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 9999;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 7199;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}
/* TIM3 init function */
void MX_TIM3_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 71;
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim3.Init.Period = 499;
  htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 0;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim3);

}

void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{

  if(tim_baseHandle->Instance==TIM2)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM2_MspInit 0 */
    /* TIM2 clock enable */
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();

    /* TIM2 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 2, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM2_MspInit 1 */
  }
  else if(tim_baseHandle->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 0 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 0 */
    /* TIM3 clock enable */
    __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();

    /* TIM3 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspInit 1 */

  /* USER CODE END TIM3_MspInit 1 */
  }
}
void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef* timHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(timHandle->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspPostInit 0 */

  /* USER CODE END TIM3_MspPostInit 0 */

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**TIM3 GPIO Configuration
    PB1     ------> TIM3_CH4
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = LED4_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF2_TIM3;
    HAL_GPIO_Init(LED4_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspPostInit 1 */

  /* USER CODE END TIM3_MspPostInit 1 */
  }

}

void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{

  if(tim_baseHandle->Instance==TIM2)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END TIM2_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_TIM2_CLK_DISABLE();

    /* TIM2 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM2_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END TIM2_MspDeInit 1 */
  }
  else if(tim_baseHandle->Instance==TIM3)
  {
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END TIM3_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_TIM3_CLK_DISABLE();

    /* TIM3 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM3_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN TIM3_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END TIM3_MspDeInit 1 */
  }
}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

也可以在回调函数里写：

这个函数实现了按脉宽递增或递减方向修改CCR 的值，因为开启了CCR 预装载功能，所以新设置的CCR的值在下一个UEV事件时才生效。

可以观察到LED1由明到暗，再由暗到明的循环往复变化效果。

作者：zhi_beiyou