STM32单片机定时器应用：掌握定时器功能，实现精确时间控制，打造可靠的定时系统

# 1. STM32定时器概述

STM32单片机中的定时器是一种多功能外设，用于生成精确的时间间隔、测量外部事件的持续时间以及生成各种波形。定时器模块具有丰富的功能和灵活的配置选项，使其广泛应用于各种嵌入式系统中。

STM32定时器主要包括以下基本功能：

- **时基计数器：**用于产生精确的时间间隔，可用于生成延时、定时器中断等。
- **输入捕获：**用于测量外部事件的持续时间，可用于测量脉冲宽度、频率等。
- **输出比较：**用于生成各种波形，可用于PWM输出、方波输出等。

# 2. 定时器基本配置与使用**

**2.1 定时器寄存器结构**

STM32定时器外设由一组寄存器组成，这些寄存器控制定时器的各种功能和操作。定时器寄存器结构通常包括以下关键寄存器：

- **TIMx_CR1：**控制寄存器 1，用于配置定时器模式、时钟源、计数方向和预分频器。
- **TIMx_CR2：**控制寄存器 2，用于配置触发事件、输出比较模式和中断使能。
- **TIMx_PSC：**预分频器寄存器，用于分频时钟源频率。
- **TIMx_ARR：**自动重装载寄存器，用于设置定时器计数上限。
- **TIMx_CNT：**计数器寄存器，用于存储当前计数值。

**2.2 定时器模式选择**

STM32定时器支持多种操作模式，包括：

- **向上计数模式：**计数器从 0 开始计数，直到达到 ARR 值，然后重新从 0 开始。
- **向下计数模式：**计数器从 ARR 值开始计数，直到达到 0，然后重新从 ARR 值开始。
- **中心对齐模式 1：**计数器从 ARR 值的一半开始计数，达到 ARR 值时重新从 ARR 值的一半开始。
- **中心对齐模式 2：**计数器从 0 开始计数，达到 ARR 值的一半时重新从 ARR 值的一半开始。

模式选择通过 TIMx_CR1 寄存器的 CMS 和 DIR 位进行配置。

**2.3 定时器时钟源和时钟分频**

STM32定时器可以从多种时钟源获取时钟信号，包括：

- **内部时钟 (APB1)：**由 APB1 总线时钟提供。
- **外部时钟 (TIMx_ETR)：**通过外部引脚输入。
- **内部时钟 (TIMx_ITR)：**由内部时钟源提供。

时钟源通过 TIMx_CR1 寄存器的 CKD 位进行选择。此外，还可以使用 TIMx_PSC 寄存器对时钟源进行分频，以降低计数频率。

# 3. 定时器高级应用

### 3.1 输入捕获和输出比较

**输入捕获**

输入捕获功能允许定时器捕获外部事件的发生时间。通过配置定时器的输入捕获寄存器，可以将外部信号的上升沿或下降沿捕获到定时器的计数寄存器中。

**输出比较**

输出比较功能允许定时器在达到指定的比较值时产生输出信号。通过配置定时器的输出比较寄存器，可以设置比较值，当计数器达到该值时，定时器将产生输出信号。

**应用场景**

输入捕获和输出比较功能在实际项目中有着广泛的应用，例如：

- 测量脉冲宽度和频率
- 产生方波信号
- 实现闭环控制

### 3.2 PWM输出模式

**PWM（脉冲宽度调制）**

PWM输出模式是一种特殊的输出比较模式，它允许定时器产生可变占空比的脉冲信号。通过改变输出比较寄存器的值，可以控制脉冲的占空比。

**应用场景**

PWM输出模式在实际项目中有着广泛的应用，例如：

- 控制电机转速
- 调节 LED 亮度
- 产生音频信号

### 3.3 定时器中断处理

**定时器中断**

定时器中断是在定时器计数器达到指定的比较值或发生输入捕获事件时触发的中断。通过配置定时器的中断寄存器，可以使能中断并设置中断优先级。

**中断处理程序**

中断处理程序是在定时器中断触发时执行的代码。在中断处理程序中，可以