STM32单片机定时器应用宝典：从基础概念到高级定时器，轻松驾驭时间掌控

# 1. STM32定时器概述**

STM32单片机中的定时器是一种功能强大的外设，用于精确地测量和控制时间。它广泛应用于各种嵌入式系统中，从简单的延时任务到复杂的时序控制。

定时器模块由一个或多个计数器组成，这些计数器可以以不同的模式和频率运行。它们还具有各种功能，如中断、比较和捕获，允许灵活地控制和测量时间事件。

通过理解定时器的基本概念和配置选项，开发人员可以充分利用其功能，实现精确的时间控制和高效的嵌入式系统设计。

# 2. 定时器基础概念和配置

### 2.1 定时器架构和工作原理

STM32单片机中的定时器是一种外设，负责生成和测量时间间隔。每个定时器都有一个计数器，用于记录时间间隔，以及一个控制寄存器，用于配置定时器的行为。

定时器计数器是一个32位的寄存器，可以向上或向下计数。计数器的初始值由预装载寄存器设置，当计数器达到预装载值时，会产生一个溢出中断。

定时器控制寄存器用于配置定时器的模式、时钟源和中断行为。定时器模式有三种：

- **向上计数模式：**计数器从0开始向上计数，达到预装载值时产生溢出中断。
- **向下计数模式：**计数器从预装载值开始向下计数，达到0时产生溢出中断。
- **中心对称模式：**计数器从预装载值开始向上计数，达到最大值时开始向下计数，达到0时产生溢出中断。

定时器的时钟源可以是内部时钟（APB时钟）或外部时钟（外部晶振或其他时钟源）。

### 2.2 定时器模式和配置选项

STM32单片机中的定时器提供了多种模式和配置选项，以满足不同的应用需求。

**模式选择：**

- **基本定时器模式：**提供基本的时间测量和生成功能。
- **高级定时器模式：**提供更高级的功能，如PWM波形生成、捕获和比较功能。

**时钟源选择：**

- **APB时钟：**内部时钟，频率与系统时钟相同。
- **外部时钟：**外部晶振或其他时钟源。

**中断配置：**

- **溢出中断：**当计数器达到预装载值时产生中断。
- **更新中断：**当计数器更新其值时产生中断。
- **触发中断：**当外部事件触发定时器时产生中断。

**其他配置选项：**

- **预分频：**用于降低定时器的时钟频率。
- **自动重载：**当计数器达到预装载值时，自动重新加载预装载值。
- **触发源：**用于触发定时器操作的外部事件。

### 2.3 定时器中断处理

STM32单片机的定时器中断处理通过NVIC（嵌套向量中断控制器）进行。当定时器产生中断时，会触发相应的中断服务程序（ISR）。

ISR负责处理中断请求，并执行必要的操作，如清除中断标志、更新计数器值或执行其他任务。

中断优先级可以配置，以确定中断处理的顺序。高优先级中断会优先于低优先级中断处理。

# 3.1 延时和周期性任务

**延时功能**

定时器的一个基本应用是产生延时，即在程序中暂停一段指定的时间。这可以通过设置定时器以产生一个中断来实现，当中断发生时，程序可以执行延时操作。

**代码块：**

#include "stm32f10x.h"

void delay_ms(uint32_t ms) {
  TIM2->ARR = ms * 8400 - 1; // 84MHz / 10000 = 8400
  TIM2->EGR |= TIM_EGR_UG; // 重新加载计数器
  TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF; // 清除更新中断标志
  TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 启用定时器
  while (!(TIM2->SR & TIM_SR_UIF)); // 等待更新中断标志
  TIM2->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN; // 禁用定时器
}

**逻辑分析：**

* 设置定时器的自动重装载寄存器 (ARR) 为 `ms * 8400 - 1`，其中 8400 是定时器时钟频率 (84MHz) 除以 10000 (1ms)。
* 设置事件生成寄存器 (EGR) 的更新生成 (UG) 位，以重新加载计数器。
* 清除更新中断标志 (UIF) 位。
* 启用定时器 (CEN) 位。
* 等待更新中断标志 (UIF) 位，表示延时