STM32F103mini教程通用定时器

一.通用定时器的基本原理

1.三种STM32定时器区别

2.通用定时器功能特点描述

（1）STM32 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能特点包括：
①位于低速的APB1总线上(APB1)
②16 位向上、向下、向上/向下(中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。
③16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数 为 1～65535 之间的任意数值。
④4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为： （每个定时器都有四个通道，互不影响）
输入捕获 
输出比较
  PWM 生成(边缘或中间对齐模式) 
单脉冲模式输出 
⑥可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。
⑦如下事件发生时产生中断/DMA（6个独立的IRQ/DMA请求生成器）： 
1)更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发) 
2)触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数) 
3)输入捕获 
4)输出比较 
5)支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路 
6)触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
⑧STM32 的通用定时器可以被用于：测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)等。   
⑨使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相共享的任何资源。
3.计数器模式
通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。
①向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
②向下计数模式：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。
③中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。

二.定时器中断

1.时钟选择

1） 内部时钟（CK_INT）
2） 外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx）
3） 外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR）
4） 内部触发输入（ITRx）：使用 A 定时器作为 B 定时器的预分频器（A 为 B 提供时钟）

2.内部时钟选择（默认为内部时钟）

3.时钟计算方法

        这些时钟，具体选择哪个可以通过 TIMx_SMCR 寄存器的相关位来设置。这里的CK_INT时钟是从 APB1 倍频的来的，STM32 中除非 APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器 TIMx的时钟是 APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自 APB1，而是来自 APB2 的。

除非APB1的分频系数是1，否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。
默认调用SystemInit函数情况下：
SYSCLK=72M
AHB时钟=72M
APB1时钟=36M
所以APB1的分频系数=AHB/APB1时钟=2
所以，通用定时器时钟CK_INT=2*36M=72M
 

4.定时器中断实验相关寄存器

（1）计数器当前值寄存器CNT

（2）预分频寄存器TIMx_PSC
（3）自动重装载寄存器（TIMx_ARR)
（4）控制寄存器1（TIMx_CR1）
（5）DMA中断使能寄存器（TIMx_DIER）

5.常用库函数

（1）定时器参数初始化：
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler; //设置分频系数，PSC
uint16_t TIM_CounterMode; //设置技术方式【向上计数，向下计数，中央对齐计数】
uint16_t TIM_Period; //设置自动重装计数周期值，就是ARR
uint16_t TIM_ClockDivision; //设置时钟分频因子
uint8_t TIM_RepetitionCounter;//高级定时器才用
} TIM_TimeBaseInitTypeDef; 

（2）定时器使能函数

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

（3）定时器中断使能函数：

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

（4）状态标志位获取和清除：

FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);//自动判断是否触发中断
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

6.定时器中断实现步骤
①能定时器时钟。
RCC_APB1PeriphClockCmd();
②初始化定时器，配置ARR,PSC。
TIM_TimeBaseInit();
③开启定时器中断，配置NVIC。
void TIM_ITConfig();//可设置允许中断更新
NVIC_Init();
④使能定时器。
TIM_Cmd();//允许TIMx工作
⑤编写中断服务函数。
TIMx_IRQHandler();//主要清除中断标志位

7.定时时间计算公式

Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk
其中：
Tclk： TIMx 的输入时钟频率（单位为 Mhz）
Tout： TIM3x溢出时间（单位为 us）
psc：分频系数
arr：自动重装值
【psc+arr：一般设置为入口参数，用于调节定时周期】

三.定时器输出PWM

1.PWM 简介

       STM32 的定时器除了TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4路的 PWM 输出，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出！

       要使 STM32 的高级定时器 TIM1 产生 PWM 输出，除了上一章介绍的几个寄存器（ARR、PSC、 CR1 等） 外，我们还会用到 4 个寄存器（通用定时器则只需要 3 个），来控制 PWM 的输出。这四个寄存器分别是：捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）、捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）、捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4） 以及刹车和死区寄存器（TIMx_BDTR）。接下来我们简单介绍一下这四个寄存器。

2.STM32 PWM工作过程示意图

 

CCR1:捕获比较(值)寄存器（x=1,2,3,4):设置比较值。
CCMR1: OC1M[2:0]位： 对于PWM方式下，用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】
CCER:CC1P位：输入/捕获1输出极性。0：高电平有效，1：低电平有效。
CCER:CC1E位：输入/捕获1输出使能。0：关闭，1：打开。

PWM模式1 & PWM模式2的比较：输出电平的极性相反

3.STM32 PWM

 

void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

4.自动重载的预装载寄存器
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
功能：简单的说，ARPE=1,ARR立即生效.....APRE=0,ARR下个比较周期生效。

5.PWM输出库函数

（1）PWM配置初始函数：void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

typedef struct
{
uint16_t TIM_OCMode; //PWM模式1或者模式2
uint16_t TIM_OutputState; //输出使能 OR使能
uint16_t TIM_OutputNState;
uint16_t TIM_Pulse; //比较值，写CCRx
uint16_t TIM_OCPolarity; //比较输出极性
uint16_t TIM_OCNPolarity; 
uint16_t TIM_OCIdleState; 
uint16_t TIM_OCNIdleState; 
} TIM_OCInitTypeDef;//可以只给上述四个成员赋值就行，其他的参数 TIM_OutputNState， TIM_OCNPolarity， TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是
高级定时器 TIM1 和 TIM8 才用到的

（2）设置比较值函数

void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
（3）使能输出比较预装载

void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

（4）使能自动重装载的预装载寄存器允许位
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

6.PWM输出配置步骤
①使能定时器和相关IO口时钟。
使能定时器3时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();
使能GPIOB时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd();
②初始化IO口为复用功能输出。函数：GPIO_Init();
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 
③这里我们是要把PB5用作定时器的PWM输出引脚，所以要重映射配置，所以需要开启AFIO时钟。同时设置重映射。
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); 
④ 初始化定时器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();
⑤初始化输出比较参数:TIM_OC2Init();// PWM 模式及通道方向
⑥使能预装载寄存器： TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); 
⑦ 使能定时器。TIM_Cmd();
注：设置 MOE 输出，使能 PWM 输出
普通定时器在完成以上设置了之后， 就可以输出 PWM 了，但是高级定时器，还需要使能刹车和死区寄存器（TIM1_BDTR）的 MOE 位，以使能整个 OCx（即 PWM）输出。
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);// MOE 主输出使能
⑧ 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果:TIM_SetCompare2();//修改 TIM1_CCR1 来控制占空比

定时器中断+PWM初始化产生 源码：

1. #include "timer.h"

2. #include "LED.h"

3. #include "stm32f10x.h"

4.  

5. //arr：自动重装值

6. //pre：预分频系数

7. void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 pre)

8. {

9. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;

10. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

11.  

12. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能TIM3的时钟，挂载在APB1上

13. //初始化时钟

14. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//时钟分割

15. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数

16. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;//自动重装值

17. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = pre;//预分频

18. TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);

19.  

20. //开启定时器中断，配置NVIC

21. TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);//允许更新中断

22.  

23. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;//TIM3中断

24. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

25. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

26. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;

27. NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

28.  

29. TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能定时器3

30.  

31. }

32.  
33.  

34. void TIM3_IRQHandler(void)

35. {

36. if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update))

37. {

38. TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);

39. LED0 = !LED0;

40. }

41. }

42.  

43. //TIM1_CH1--->PA8：默认复用功能--部分重映射

44. void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 pre)

45. {

46. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

47. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;

48. TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;

49.  
50.  

51. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);//使能TIM3的时钟，挂载在APB1上

52. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

53.  

54. //初始化PA8

55. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;

56. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

57. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

58.  

59. GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

60.  

61. //初始化定时器

62. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//时钟分割

63. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数

64. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;//自动重装值

65. TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = pre;//预分频

66.  

67. TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseInitStruct);

68.  

69. //初始化PWM设置

70. TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;//设置为 脉宽调制模式2

71. TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出极性高

72. TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//比较输出使能

73. TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//设置待装入捕获比较器的脉冲值

74. TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);//初始化外设TIM1

75.  

76. //MOE 主输出使能

77. TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);

78.  

79. //使能预装载寄存器

80. TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);

81.  

82. //使能TIM1在ARR上的预装载寄存器

83. TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);

84.  

85. //使能定时器TIM1

86. TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);

87. }