STM32定時器原理與使用

一、定時器分類

STM32F1 系列中，除了互聯(lián)型的產品，共有 8 個定時器，分為基本定時器，通用定時器和高級定時器?；径〞r器 TIM6 和 TIM7 是一個 16 位的只能向上計數(shù)的定時器，只能定時，沒有外部 IO。通用定時器 TIM2/3/4/5 是一個 16 位的可以向上/下計數(shù)的定時器，可以定時，可以輸出比較，可以輸入捕捉，每個定時器有四個外部 IO。高級定時器 TIM1/8是一個 16 位的可以向上/下計數(shù)的定時器，可以定時，可以輸出比較，可以輸入捕捉，還可以有三相電機互補輸出信號，每個定時器有 8 個外部 IO。

基本定時器的核心是時基，通用計時器和高級定時器也有。

1、時鐘源

定時器時鐘TIMxCLK，即內部時鐘CK_INT，經APB1預分頻器后分頻提供，如果APB1 預分頻系數(shù)等于 1，則頻率不變，否則頻率乘以 2，庫函數(shù)中 APB1 預分頻的系數(shù)是 2，即 PCLK1=36M，所以定時器時鐘 TIMxCLK=36*2=72M 。

2、計數(shù)器時鐘

定時器時鐘經過 PSC 預分頻器之后，即 CK_CNT，用來驅動計數(shù)器計數(shù)。PSC 是一個16 位的預分頻器，可以對定時器時鐘 TIMxCLK 進行 1~65536 之間的任何一個數(shù)進行分頻。

具體計算方式為：CK_CNT=TIMxCLK/（PSC+1）。

3.計數(shù)器

計數(shù)器 CNT 是一個 16 位的計數(shù)器，只能往上計數(shù)，最大計數(shù)值為 65535。當計數(shù)達到自動重裝載寄存器的時候產生更新事件，并清零從頭開始計數(shù)。

4、自動重裝載寄存器

自動重裝載寄存器 ARR 是一個 16 位的寄存器，這里面裝著計數(shù)器能計數(shù)的最大數(shù)值。當計數(shù)到這個值的時候，如果使能了中斷的話，定時器就產生溢出中斷。

5. 定時時間的計算

定時器的定時時間等于計數(shù)器的中斷周期乘以中斷的次數(shù)。計數(shù)器在 CK_CNT 的驅動下，計一個數(shù)的時間則是 CK_CLK 的倒數(shù)，等于：1/（TIMxCLK/（PSC+1）），產生一次中斷的時間則等于：1/（CK_CLK * ARR）。如果在中斷服務程序里面設置一個變量 time，用來記錄中斷的次數(shù)，那么就可以計算出我們需要的定時時間等于： 1/CK_CLK *（ARR+1）*time。

1.定義

設置等待時間，到達等待時間之后執(zhí)行指定的硬件操作。

定時器最基本的功能就是定時，比如說定時發(fā)送串口數(shù)據(jù)，定時采集AD數(shù)據(jù)，也可以產生PWM方波等，定時器產生PWM控制電機狀態(tài)是工業(yè)控制的普通。

2、STM32F4xx系列的芯片：2個高級控制定時器（TIM1和TIM8）、10個通用定時器（10TIM2-TIM5，TIM9-TIM14）、2個基本定時器（TIM6和TIM7）、2個看門狗定時器

具體可參考中文參考手冊了解其特性及原理

3、定時器計數(shù)模式：

通用定時器可以向上計數(shù)、向下計數(shù)、向上向下雙向計數(shù)模式。

①向上計數(shù)模式：計數(shù)器從0計數(shù)到自動加載值（TIMx_ARR），然后重新從0開始計數(shù)并且產生一個計數(shù)器溢出事件。

②向下計數(shù)模式：計數(shù)器從自動裝入的值（TIMx_ARR）開始向下計數(shù)到0，然后從自動裝入的值重新開始，并產生一個計數(shù)器向下溢出事件。

③中央對齊模式（向上/向下計數(shù)）：計數(shù)器從0開始計數(shù)到自動裝入的值-1，產生一個計數(shù)器溢出事件，然后向下計數(shù)到1并且產生一個計數(shù)器溢出事件；然后再從0開始重新計數(shù)。

如圖：

4、通用定時器工作原理：

● 計數(shù)器寄存器 （TIMx_CNT）

● 預分頻器寄存器 （TIMx_PSC）

● 自動重載寄存器 （TIMx_ARR）

假如是向上增長模式，計數(shù)器（CNT）從0加到自動重載值（ARR），預分頻器（PSC）減一次。

時間計算方式：

假設頻率為：42M*2 == 84M == 84000000 == 1s //42根據(jù)定時器時鐘數(shù)可知 并且一般都是*2

定時器定時1s產生中斷：

ARR = 84000; // 1ms

PSC = 1000; // 1000*1ms == 1s

如圖：可知基本定時器的時鐘是42M，那么對應*2就是84M=84000000=1S（ARR*PSC）

高級的既是84*2=96M=96000000=1S

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5、定時器中斷實現(xiàn)步驟

//5.1、能定時器時鐘。

RCC_APB1PeriphClockCmd（）;

//5.2、初始化定時器，配置ARR，PSC。（申明結構體）

TIM_TimeBaseInit（）;

typedef struct

{

uint16_t TIM_Prescaler;

uint16_t TIM_CounterMode;

uint16_t TIM_Period;

uint16_t TIM_ClockDivision;

uint8_t TIM_RepetitionCounter;

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

//5.3、啟定時器中斷，配置NVIC（申明結構體）

NVIC_Init（）;

進行NVIC中斷配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定時器 3 中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //搶占優(yōu)先級 1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //響應優(yōu)先級 3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;// ④初始化 NVIC

TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）; //⑤使能定時器 3

//5.4、設置 TIM3_DIER 允許更新中斷

TIM_ITConfig（）;

//5.5、使能定時器。

TIM_Cmd（）;

//5.6、編寫中斷服務函數(shù)。

TIMx_IRQHandler（）;

//定時器 3 中斷服務函數(shù)

void TIM3_IRQHandler（void）

{

if（TIM_GetITStatus（TIM3，TIM_IT_Update）==SET） //溢出中斷

{

/*處理的程序段*/

}

TIM_ClearITPendingBit（TIM3，TIM_IT_Update）; //清除中斷標志位

}

TIM3_Int_Init（5000-1，8400-1）; //定時器時鐘84M，分頻系數(shù)8400，所以84M/8400=10Khz的計數(shù)頻率，計數(shù)5000次為500ms

void TIM3_Int_Init（u16 arr，u16 psc）

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3，ENABLE）; ///使能TIM3時鐘

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; //自動重裝載值

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc; //定時器分頻

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數(shù)模式

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit（TIM3，&TIM_TimeBaseInitStructure）;//初始化TIM3

TIM_ITConfig（TIM3，TIM_IT_Update，ENABLE）; //允許定時器3更新中斷

TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）; //使能定時器3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定時器3中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //搶占優(yōu)先級1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子優(yōu)先級3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;

}

//定時器3中斷服務函數(shù)

void TIM3_IRQHandler（void）

{

if（TIM_GetITStatus（TIM3，TIM_IT_Update）==SET） //溢出中斷

{

LED1=！LED1;//DS1翻轉

}

TIM_ClearITPendingBit（TIM3，TIM_IT_Update）; //清除中斷標志位

}

定時器初始化結構體詳解

在標準庫函數(shù)頭文件stm32f10x_tim.h中對定時器外設建立了四個初始化結構體，基本定時器只用到其中一個即TIM_TimeBaseInitTypeDef，其他三個在高級定時器章節(jié)講解。

typedef struct {

uint16_t TIM_Prescaler; // 預分頻器

uint16_t TIM_CounterMode; // 計數(shù)模式

uint32_t TIM_Period; // 定時器周期

uint16_t TIM_ClockDivision; // 時鐘分頻

uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重復計算器

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;1234567

（1） TIM_Prescaler：定時器預分頻器設置，時鐘源經該預分頻器才是定時器時鐘，它設定TIMx_PSC 寄存器的值?？稍O置范圍為 0 至 65535，實現(xiàn) 1至 65536 分頻。

（2） TIM_CounterMode：定時器計數(shù)方式，可是在為向上計數(shù)、向下計數(shù)以及三種中心對齊模式?；径〞r器只能是向上計數(shù)，即 TIMx_CNT只能從 0開始遞增，并且無需初始化。

（3） TIM_Period：定時器周期，實際就是設定自動重載寄存器的值，在事件生成時更新到影子寄存器?？稍O置范圍為 0至 65535。

（4） TIM_ClockDivision：時鐘分頻，設置定時器時鐘 CK_INT 頻率與數(shù)字濾波器采樣時鐘頻率分頻比，基本定時器沒有此功能，不用設置。

（5） TIM_RepetitionCounter：重復計數(shù)器，屬于高級控制寄存器專用寄存器位，利用它可以非常容易控制輸出 PWM 的個數(shù)。這里不用設置。

雖然定時器基本初始化結構體有 5 個成員，但對于基本定時器只需設置其中兩個就可以。