STM32定时器相关计算与应用

一、STM32 定时器时钟

时钟树

对于 SYSCLK（系统时钟）、 HCLK（由 AHB 预分频器直接输出得到）、 PCLK2（外设时钟，由 APB2 预分频器输出得到）、 PCLK1（外设时钟，由 APB1 预分频器输出得到） 这四个时钟的配置一般是： PCLK2 = HCLK= SYSCLK=PLLCLK = 72MHz， PCLK1=HCLK/2 = 36MHz。这个时钟配置也是库函数的标准配置，我们用的最多的就是这个。

APB1 总线时钟 PCLK1 由 HCLK 经过低速 APB 预分频器得到，分频因子可以是:[1,2,4,8,16]，HCLK1 属于低速的总线时钟，最高为 36MHz，片上低速的外设就挂载到这条总线上，当我们设置为 2 分频时，即 PCLK1 = HCLK/2 = 36MHz。

APB2总线时钟 PCLK2由 HCLK经过高速 APB2预分频器得到，分频因子可以是:[1,2,4,8,16]，HCLK2属于高速的总线时钟，最高72MHz，片上高速的外设就挂载到这条总线上。当我们设置为 1 分频时，即 PCLK2 = HCLK =72MHz。

从时钟树上我们可以看出，定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器，而这个倍频器的倍频值受APBx时钟相对AHB的分频系数控制的，分频系数为1则倍频器不起作用，其他[2,4,8,16]则 x2
定时器倍频器

APBx的预分频系数在库函数“system_stm32f10x.c”文件中设置，一般情况下不做修改，如下图:

所以，在库函数中 APB1默认预分频的系数是 2，即PCLK1=36MHz，触发倍频器x2，定时器时钟TIMxCLK=36x2=72MHz，也就是说定时器2、3、4、5、6、7的时钟源也是72MHz，当然，如果APB1的时钟分频系数不是2而是4，也就是PCLK1为18MHz的时候，此时定时器2、3、4、5、6、7的时钟应为18Mx2=36MHz。同样，如果APB2的时钟分系数4 ，也就是PCLK2为18MHz的时候，此时定时器1、8的时钟应为18MHzx2=36MHz。如果8分频：TIMxCLK=72MHz/8x2=18MHz;16分频：TIMxCLK=72MHz/16x2=9MHz。

而APB2默认预分频的系数是 1，即 PCLK2=72MHz，倍频器不起作用，则TIMxCLK频率不变，定时器时钟TIMxCLK=72MHz，也就是说定时器1、8的时钟源是72MHz，当然，如果APB2的时钟分频系数不是1而是2 ，也就是PCLK2为36MHz的时候，此时定时器1、8的时钟应为36MHzx2=72M，同样，如果APB2的时钟分频系数4，也就是PCLK2为18MHz的时候，此时定时器1、8的时钟应为18MHzx2=36MHz。如果8分频：TIMxCLK=72MHz/8x2=18MHz;16分频：TIMxCLK=72MHz/16x2=9MHz。

综上可知，APB1的时钟频率是36MHz，APB2的时钟频率是72MHz,这些是在库函数初始化的时候就已经设置了的，使用库函数一般不做修改，而如果自己操作寄存器就不一定了，即可以按自己的需求配置。

当我们明白了以上这点，我们就可以很容易的区分两个预分频的概念：设置APB预分频系数与设置定时器预分频系数。
APB预分频：AHB分频得到APBx，使用库函数的话，一般采用默认配置，不做修改，即APB1的时钟频率是36MHz，APB2的时钟频率是72MHz，但需要注意的是输入到定时器的时钟频率都是72MHz。

定时器预分频：定时器时钟源TIMxCLK经该预分频器才是定时器计数时钟CK_CNT，它设定 PSC 寄存器的值。计算公式为：计数器时钟频率 (fCK_CNT) 等于fCK_PSC / (PSC[15:0] + 1)，可实现 1 至 65536 分频。
定时器预分频系数

二、STM32定时器定时时间的计算

1.定时器溢出中断时间计算公式

	T=[(TIM_Prescaler+1)/TIMxCLK]x(TIM_Period+1)
     =[(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)]/TIMxCLK

2.定时器频率计算公式

	f=1/T=[TIMxCLK/(TIM_Prescaler+1)]/(TIM_Period+1)
   	 =TIMxCLK/[(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)]

其中：

T ：定时器溢出中断时间
f ：定时器工作频率
TIMxCLK ：定时器时钟频率（若是晶振为8MHz的，一般为72MHz）
TIM_Period ：定时器自动重装载值（范围为0~65535）
TIM_Prescaler ：定时器预分频系数（范围为0~65535）

TIMxCLK为时钟频率，1/TIMxCLK为时钟周期，
(TIM_Prescaler+1)/TIMxCLK为机器周期，乘以(TIM_Period+1)即可得出定时器周期。
定时器周期 = 机器周期 * 自动重新装载值：

	T=[(TIM_Prescaler+1)/TIMxCLK]x(TIM_Period+1)

例子：

TIMxCLK=72MHz，TIM_Period=1000-1，TIM_Prescaler=72-1.
则定时器中断时间为：[(72-1+1)/(72x10^6)]*(1000-1+1) =1ms

三、STM32 PWM信号周期和占空比的计算

1.PWM信号的周期计算公式

	T=[(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)]/TIMxCLK

2.PWM信号的频率计算公式

	f=TIMxCLK/[(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)]

3.PWM信号占空比计算公式

	P=[CCRx_Val/(TIM_Period+1)]*100%

其中：

T : PWM信号的周期
TIMxCLK ：定时器时钟频率（若是晶振为8MHz的，一般为72MHz）
TIM_Period ：定时器自动重装载值（范围为0~65535）
TIM_Prescaler ：定时器预分频系数（范围为0~65535）
CCRx_Val : 通道x电平跳变值
P ：占空比