STM32定时器编程：PWM输出与定时中断应用

# 1. STM32定时器简介

### 1.1 STM32定时器概述

在STM32微控制器中，定时器模块是一个非常重要的功能模块，用于产生精确的定时和计数操作。定时器的计数器可以根据不同的时钟源进行计数，同时还可以产生中断信号，用于定时中断处理。此外，定时器还可以用于PWM输出，实现对外设的精确控制。

### 1.2 STM32定时器工作原理

STM32定时器通常包括一个或多个计数器，这些计数器根据时钟源进行计数，当计数器的值达到设定的阈值时，可以产生中断或者触发特定的事件。定时器的时钟源可以选择系统时钟、内部时钟、外部时钟等，从而实现不同精度和频率的定时操作。

### 1.3 STM32定时器应用场景

定时器广泛应用于各种领域，包括嵌入式系统中的时序控制、PWM输出、定时中断处理、通信协议的时序生成等。在STM32中，定时器模块的灵活性和强大功能使得它成为系统设计中不可或缺的一部分。接下来，我们将深入学习STM32定时器的相关知识和应用。

# 2. PWM输出的基本原理与应用

PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制是一种常见的模拟信号生成技术，在数字系统中广泛应用于模拟信号的生成以及数字信号与模拟信号的转换。通过控制信号的占空比，可以实现对输出信号的调节，例如控制LED的亮度、驱动舵机或电机、控制蜂鸣器发声等。

### 2.1 PWM输出原理解析

PWM输出即通过固定周期的脉冲信号中，控制脉冲的高电平时间（占空比）来实现模拟信号的输出。占空比越大，平均输出电压/功率就越高；反之，占空比越小，平均输出电压/功率就越低。

### 2.2 STM32中的PWM输出方式

在STM32中，PWM通常通过定时器模块来实现。STM32系列微控制器的定时器模块通常包含多个通道，每个通道可以独立生成PWM信号。通过配置定时器的各种参数，如计数周期、占空比、时钟分频等，可以实现灵活控制PWM波形的生成。

### 2.3 STM32定时器配置实例

以下是一个简单的代码示例，演示如何在STM32中配置定时器生成PWM输出：

// 选择对应的定时器和通道
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

// 定时器基本参数配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;  // 计数周期为2^16-1
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;  // 计数器时钟频率为72MHz
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

// PWM输出参数配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  // PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 32768;  // 设置占空比为50%
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  // 输出极性为高电平
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);

// 启动定时器
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

在这个例子中，我们配置了TIM2定时器产生PWM输出，设置了一个50%的占空比，即PWM波形周期的一半为高电平，一半为低电平。通过调整`TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse`的数值，可以改变占空比，从而实现不同亮度或驱动效果。

在实际应用中，可以根据具体需求配置不同的定时器、通道以及输出参数，实现精确控制的PWM输出。

# 3. STM32定时器中断处理

在本章中，我们将深入探讨STM32定时器中断的处理方法和技巧。定时器中断在嵌入式系统中起着至关重要的作用，能够实现精准的定时任务和周期性的事件处理。我们将学习如何在STM32中配置定时器中断，并编写对应的中断处理程序，以及一些实际的应用案例。

#### 3.1 中断概述

中断是指计算机在执行程序的过程中，由硬件或软件发生的某个事件，需要暂时中断当前程序的执行，转而去执行与该事件相关的处理程序，处理完成后再返回被中断的程序继续执行。在STM32中，定时器中断是一种常见的中断类型，用于定时执行一些任务或处理周期性事件。

#### 3.2 在STM32中配置定时器中断

在STM32中配置定时器中断的步骤如下：
- 初始化定时器的基本参数（时钟源、分频系数、自动重装载值等）
- 配置定时器的中断触发条件（计数值达到设定值时触发中断）
- 使能定时器中断
- 编写定时器中断处理程序

下面以STM32 HAL库为例，演示在STM32CubeMX中配置定时器中断的步骤：

/* 初始化定时器参数 */
htim3.Instance = TIM3;
htim3.Init.Prescaler = 1000-1;
htim3.Init.Period = 36000-1;
htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
HAL_TIM_Base_Init(&htim3);

/* 配置定时器中断触发条件 */
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

/* 使能定时器中断 */
HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);

/* 编写定时器中断处理程序 */
void TIM3_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim3, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {