STM32定时器编程指南：掌握定时器类型、配置和应用

# 1. STM32定时器概述**

STM32微控制器配备了功能强大的定时器外设，可用于各种应用，包括时间测量、脉宽调制、输入捕获和输出比较。这些定时器提供了灵活的配置选项，允许开发人员根据特定应用需求进行定制。

STM32定时器具有广泛的特性，包括可编程时钟源、可配置的分频器、比较寄存器和中断支持。这些特性使定时器能够生成精确的时间间隔、测量外部事件并触发其他外设。

# 2. STM32定时器类型和特性

### 2.1 基本定时器 (TIMx)

STM32微控制器包含多个基本定时器 (TIMx)，通常用于生成PWM信号、测量脉冲宽度或作为计数器。基本定时器具有以下特性：

- 16位或32位计数器
- 可配置的时钟源
- 可编程预分频器
- 可编程自动重装载寄存器
- 可配置的比较寄存器
- 中断支持

### 2.2 高级定时器 (TIMx)

高级定时器 (TIMx) 是功能更强大的定时器，提供以下附加特性：

- 32位计数器
- 多种时钟源，包括内部时钟、外部时钟和触发器
- 可编程预分频器和后分频器
- 多个比较寄存器
- 输入捕获功能
- 输出比较功能
- 编码器接口
- DMA支持

### 2.3 通用定时器 (TIMx)

通用定时器 (TIMx) 是集成了基本定时器和高级定时器的特性，提供更大的灵活性。通用定时器具有以下特性：

- 16位或32位计数器
- 多种时钟源
- 可编程预分频器和后分频器
- 多个比较寄存器
- 输入捕获功能
- 输出比较功能
- 编码器接口
- DMA支持
- 多种工作模式，包括PWM、输入捕获、输出比较和定时器触发

**表格：STM32定时器类型比较**

| 特性 | 基本定时器 | 高级定时器 | 通用定时器 |
|---|---|---|---|
| 计数器位宽 | 16位/32位 | 32位 | 16位/32位 |
| 时钟源 | 内部时钟 | 内部时钟、外部时钟、触发器 | 内部时钟、外部时钟、触发器 |
| 预分频器 | 可编程 | 可编程 | 可编程 |
| 自动重装载寄存器 | 可编程 | 可编程 | 可编程 |
| 比较寄存器 | 可配置 | 多个 | 多个 |
| 输入捕获 | 无 | 有 | 有 |
| 输出比较 | 有 | 有 | 有 |
| 编码器接口 | 无 | 有 | 有 |
| DMA支持 | 无 | 有 | 有 |
| 工作模式 | PWM、计数器 | PWM、输入捕获、输出比较、定时器触发 | PWM、输入捕获、输出比较、定时器触发、编码器接口 |

# 3. STM32定时器配置

### 3.1 时钟配置

STM32定时器的时钟源可以是内部时钟 (HSI、LSI) 或外部时钟 (LSE、HSE)。时钟配置通过定时器控制寄存器 (TIMx_CR1) 的 **CKD** 位进行选择。

**代码块：**

// 选择内部时钟作为时钟源
TIMx_CR1 |= TIM_CR1_CKD_0;

// 选择外部时钟作为时钟源
TIMx_CR1 |= TIM_CR1_CKD_1;

**逻辑分析：**

* **TIM_CR1_CKD_0**：选择内部时钟 (HSI 或 LSI) 作为时钟源。
* **TIM_CR1_CKD_1**：选择外部时钟 (LSE 或 HSE) 作为时钟源。

### 3.2 预分频器和自动重装载寄存器

预分频器 (PSC) 和自动重装载寄存器 (ARR) 用于设置定时器的时钟频率和重装载值。

**预分频器 (PSC)：**

预分频器将时钟源的频率除以 PSC 值。这可以降低定时器的时钟频率。

**代码块：**

// 设置预分频器值为 10
TIMx_PSC = 10;

**逻辑分析：**

* **TIMx_PSC**：预分频器寄存器。

**自动重装载寄存器 (ARR)：**

自动重装载寄存器定义了定时器的重装载值。当定时器计数器达到 ARR 值时，计数器将重置为 0。

**代码块：**

// 设置自动重装载值为 1000
TIMx_ARR = 1000;

**逻辑分析：**

* **TIMx_ARR**：自动重装载寄存器。

### 3.3 比较寄存器和中断配置

比较寄存器 (CCR) 用于与定时器计数器进行比较。当计数器达到 CCR 值时，可以触发中断或产生输出脉冲。

**比较寄存器 (CCR)：**

每个定时器有多个比较寄存器 (CCR1、CCR2、CCR3、CCR4)。

**代码块：**

// 设置比较寄存器 1 的值为 500
TIMx_CCR1 = 500;

**逻辑分析：**

* **TIMx_CCR1**：比较寄存器 1。

**中断配置：**

通过定时器中断寄存器 (TIMx_DIER) 配置中断。

**代码块：**

// 启用比较中断
TIMx_DIER |= TIM_DIER_CC1IE;

**逻辑分析：**

* **TIM_DIER_CC1IE**：比较中断 1 使能位。

# 4. STM32定时器应用

### 4.1 脉宽调制 (PWM) 输出

PWM（脉宽调制）输出是定时器最常见的应用之一。它允许您生成可变占空比的脉冲波形，可用于控制电机速度、调光 LED 或生成音频信号。

**配置 PWM 输出**

要配置 PWM 输出，您需要执行以下步骤：

1. 选择一个具有 PWM 输出通道的定时器。
2. 配置时钟源和预分频器。
3. 设置自动重装载寄存器 (ARR) 以定义 PWM 周期。
4. 设置比较寄存器 (CCR) 以