Stm32中定时器的使用无疑是至关重要的，通过使用定时器可以使我们的流程控制更加简单可控，还可以使我们的代码模块化，方便管理与调试。Stm32的定时器的使用分为定时中断、输出比较、输入捕获、编码器接口这几个主要部分，下面一一来介绍。

定时器框图

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定时中断

定时中断基本结构

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影子寄存器

影子寄存器：在改变自动重装寄存器TIMx_ARR时，若开启影子寄存器，该寄存器中的值不会立即更新，而是会在产生又一个更新事件后，更新该寄存器中的值，可以防止某些意外情况的发生。比如，初始ARR的值为5，当计数器中的值为4时更改ARR为3，此时4 >3，但是不等于3，随着时间的增加，计数器中的值只会在超出计数器计数上限时溢出，当计数器中的值再次等于3时才会产生一次更新事件。

计数器溢出频率

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

定时器中断代码演示

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void Timer_Init(void)
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启时钟
    
    TIM_InternalClockConfig(TIM2); //设置时钟源
    
    //时基单元设置
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//分频系数
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;//ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;//psc
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//RCR,仅高级定时器才有	
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除标志位
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//定时器中断使能
    
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//NVIC分组，全局仅需配置一次
    
    //NVIC
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;//抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//响应优先级
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//打开定时器
}
void TIM2_IRQHandler(void)//中断函数
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
    {
        Num ++;
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}

一般情况下的定时中断配置步骤

  1. 开启时钟；
  2. 选择时钟源；
  3. 配置时基单元；
  4. 中断配置；
  5. NVIC优先级配置；
  6. 中断函数编写。

关于时钟源的选择

  1. 内部时钟模式

    • RCC内部时钟

  2. 外部时钟模式2

    • ETR外部时钟：使用外部触发输入（ETR）作为时钟源

  3. 外部时钟模式1

    • ETR外部时钟
    • ITRx其他定时器
    • TIx捕获通道

  4. 编码器模式

    • TIx捕获通道

输出比较

简介

  • OC（Output Compare）输出比较输出比较

  • 可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形

  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道

  • 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

PWM

  • PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制

  • 在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域

  • PWM参数：

    1. 频率 = $\frac{1}{T_{s}}$

    2. 占空比 = $\frac{T_{ON}}{T_{S}}$

    3. 分辨率 = 占空比变化步距

输出比较代码演示

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void PWM_Init(void)
{
    //开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
//    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //AFIO时钟开启
//    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);//重映射
//    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);//解除调试端口占用
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    //选择时钟源：内部时钟源:72MHz
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;//ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;//PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//RCR
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    //输出比较配置
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//模式:PWM1，CNT<CCR时高电平，CNT>CCR时低电平
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//极性选择
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//CCR 捕获/比较寄存器
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//通道1初始化
    
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开启定时器TIM2
}
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);//更改CCR寄存器值：通道1
}

注意：使用高级定时器输出PWM时需要调用TIM_CtrlPWMOutputs()函数，否则不能正常输出。

输入捕获

对于同一个定时器输入捕获和输出比较只能使用其中一个。

简介

  • IC（Input Capture）输入捕获

  • 输入捕获模式下，当通道输入引脚出现指定电平跳变时，当前CNT的值将被锁存到CCR中，可用于测量PWM波形的频率、占空比、脉冲间隔、电平持续时间等参数

  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输入捕获通道

  • 可配置为PWMI模式，同时测量频率和占空比

  • 可配合主从触发模式，实现硬件全自动测量

频率测量

  1. 测频法：在闸门时间T内，对上升沿计次，得到N，则频率$f_{x} = \frac{N}{T}$

  2. 测周法：两个上升沿内，以标准频率fc计次，得到N，则频率$f_x = \frac{f_{c}}{N}$

  3. 中界频率：测频法与测周法误差相等的频率点$f_{m}=\frac{\sqrt{f_{c}}}{T}$

输入捕获通道

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主从触发模式

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输入捕获基本结构

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PWMI结构

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代码演示

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void IC_Init(void)
{
    //开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    //GPIO配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    //选择时钟源
    TIM_InternalClockConfig(TIM3);
    
    //时基单元
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;		//PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    //输入捕获配置
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//通道
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;//滤波器
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;//极性选择:上升沿触发
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;//预分频
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;//直连通道
    TIM_PWMIConfig(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//该函数能自动把对应的另一个通道配置成下降沿触发、交叉通道

    //从模式
    TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1FP1);//触发源选择
    TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset);//从模式选择:Reset模式
    
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//开启定时器
}

编码器接口

简介

  • Encoder Interface 编码器接口

  • 编码器接口可接收增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度

  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口

  • 两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2

正交编码器

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编码器接口基本结构

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代码演示

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void Encoder_Init(void)
{
    \\开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    \\GPIO配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        
    \\时基单元
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;		//PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
    \\输入捕获配置
    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
    
    \\编码器接口
    TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
    
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

END