一、定时器分类及特性
STM32定时器分为三类，功能逐级增强：
1.1 基本定时器（TIM6、TIM7）
- 核心功能：基础定时中断、主模式触发DAC
- 时基单元：16位计数器、预分频器、自动重装寄存器
- 计数模式：仅向上计数
- 时钟源：仅内部时钟（CK_INT）
- 应用场景：系统基本计时、DAC触发
1.2 通用定时器（TIM2-TIM5）
- 扩展功能：输入捕获、输出比较、PWM生成、编码器接口
- 计数模式：向上/向下/中央对齐计数
- 时钟源：内部时钟、外部时钟（ETR）、其他定时器触发（ITRx）
- 通道数量：4个独立通道
- 应用场景：通用控制、传感器接口、PWM输出
1.3 高级定时器（TIM1、TIM8）
- 增强功能：互补PWM输出、死区控制、刹车功能
- 重复计数器：支持PWM脉冲数控制
- 通道数量：6个通道（含互补输出）
- 应用场景：电机驱动、工业控制
二、配置流程详解
以通用定时器TIM2为例，标准库配置流程如下：
2.1 使能定时器时钟
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| RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
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- 高级定时器（TIM1/TIM8）需使用
RCC_APB2PeriphClockCmd
2.2 配置时钟源
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| TIM_InternalClockConfig(TIM2); // 使用内部时钟
// 外部时钟模式1: TIM_ITRxExternalClockConfig(TIM2, TIM_TS_ITR0);
// 外部时钟模式2: TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0);
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2.3 配置时基单元
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| TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 7200 - 1; // 预分频器 (72MHz/7200=10kHz)
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 10000 - 1; // 自动重装载值 (10kHz/10000=1Hz)
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; // 重复计数器(高级定时器专用)
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct);
|
定时时间计算公式：
[ T = \frac{(PSC+1) \times (ARR+1)}{TIMxCLK} ]
- 例：72MHz时钟，PSC=7199，ARR=9999 → 定时1秒
2.4 配置中断（如需中断功能）
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| // 清除更新标志位
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
// 使能更新中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
// NVIC配置
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
|
2.5 启动定时器
2.6 中断服务函数
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| void TIM2_IRQHandler(void) {
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) {
// 用户代码
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清除中断标志位
}
}
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三、关键结构体解析
3.1 TIM_TimeBaseInitTypeDef
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| typedef struct {
uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频值(0-65535)
uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式
uint16_t TIM_Period; // 自动重装载值(0-65535)
uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频(TIM_CKD_DIV1/2/4)
uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计数器(仅高级定时器)
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
|
3.2 计数模式选项
TIM_CounterMode_Up：向上计数（0→ARR）TIM_CounterMode_Down：向下计数（ARR→0）TIM_CounterMode_CenterAligned1/2/3：中央对齐模式
四、定时器时钟树
定时器时钟来源路径：
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| SYSCLK(72MHz) → AHB Prescaler → APB1/APB2 Prescaler
→ 定时器时钟(TIMxCLK)
|
- APB1外设：最高36MHz，定时器时钟=APB1时钟×2（当APB1分频>1时）
- APB2外设：最高72MHz，定时器时钟=APB2时钟×2（当APB2分频>1时）
五、配置示例（1ms定时中断）
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| void TIM2_Init_1ms(void) {
// 1. 使能时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
// 2. 配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 71; // 72MHz/72=1MHz
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999; // 1MHz/1000=1kHz → 1ms
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct);
// 3. 配置中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
// 4. NVIC配置
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
// 5. 启动定时器
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
|
六、调试与注意事项
- 中断标志位清除：必须在中断服务函数中清除标志位
- 预分频器计算：实际分频系数=PSC值+1
- 自动重装载：ARR=0时仍会产生中断
- 影子寄存器：使能ARPE位可实现ARR缓冲更新
- 多定时器同步：可通过ITRx实现定时器级联
七、定时器应用场景
| 功能 |
配置关键点 |
典型应用 |
| 定时中断 |
ARR+PSC配置 |
系统时基 |
| PWM输出 |
比较寄存器(CCRx) |
电机驱动 |
| 输入捕获 |
滤波+边沿检测 |
频率测量 |
| 编码器接口 |
TI1/TI2极性配置 |
电机测速 |
| 主从触发 |
TRGO信号配置 |
ADC同步采样 |
八、常见问题解决
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定时器不触发中断
- 检查NVIC优先级分组配置
- 确认中断使能位(TIM_ITConfig)
- 验证时钟使能状态
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定时精度偏差
- 校准系统时钟(HSE_VALUE)
- 避免使用过低的预分频值
- 考虑中断服务函数执行时间
-
PWM占空比异常
- 检查CCRx寄存器配置
- 确认输出比较模式设置
- 验证GPIO复用功能配置
1.2 通用定时器（TIM2-TIM5）
- 扩展功能：输入捕获、输出比较、PWM生成、编码器接口
- 计数模式：向上/向下/中央对齐计数
- 时钟源：内部时钟、外部时钟（ETR）、其他定时器触发（ITRx）
- 通道数量：4个独立通道
- 应用场景：通用控制、传感器接口、PWM输出
二、配置流程详解
以通用定时器TIM2为例，标准库配置流程如下：
四、定时器时钟树
定时器时钟来源路径：
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| SYSCLK(72MHz) → AHB Prescaler → APB1/APB2 Prescaler
→ 定时器时钟(TIMxCLK)
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三、关键结构体解析
3.1 TIM_TimeBaseInitTypeDef
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| typedef struct {
uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频值(0-65535)
uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式
uint16_t TIM_Period; // 自动重装载值(0-65535)
uint16_t TIM_ClockDivision; // 时钟分频(TIM_CKD_DIV1/2/4)
uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计数器(仅高级定时器)
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
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