STM32单片机定时器宝典：各种定时器类型及应用场景详解

# 1. STM32单片机定时器的概述

STM32单片机定时器是片上外设，可用于生成精确的时间信号、测量时间间隔和频率，以及产生各种波形。定时器广泛应用于嵌入式系统中，例如电机控制、PWM输出、脉冲计数和捕获/比较等。

STM32单片机有多种类型的定时器，包括通用定时器（TIMx）、高级定时器（TIMx_ADVANCED）和基本定时器（TIMx_BASIC）。这些定时器具有不同的功能和特性，可满足不同的应用需求。

# 2. STM32单片机定时器类型详解

### 2.1 通用定时器（TIMx）

#### 2.1.1 TIMx的寄存器结构

TIMx通用定时器共有16个寄存器，其中包括控制寄存器、计数器寄存器、预分频寄存器和比较寄存器等。

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| CR1 | 控制寄存器1，用于设置时钟源、计数方向、预分频等 |
| CR2 | 控制寄存器2，用于设置预装载值、更新事件等 |
| SMCR | 状态机控制寄存器，用于设置定时器模式、触发源等 |
| DIER | 中断和事件使能寄存器，用于使能定时器中断和事件 |
| SR | 状态寄存器，用于读取定时器状态，如更新标志、溢出标志等 |
| EGR | 事件生成寄存器，用于触发定时器事件，如更新事件、溢出事件等 |
| CCMR1 | 捕获/比较模式寄存器1，用于设置捕获/比较模式、输入极性等 |
| CCMR2 | 捕获/比较模式寄存器2，用于设置捕获/比较模式、输入极性等 |
| CCER | 捕获/比较使能寄存器，用于使能捕获/比较功能 |
| CNT | 计数器寄存器，用于存储当前计数值 |
| PSC | 预分频寄存器，用于设置时钟预分频系数 |
| ARR | 自动重装载寄存器，用于设置定时器自动重装载值 |
| CCRx | 捕获/比较寄存器，用于存储捕获/比较值 |

#### 2.1.2 TIMx的配置和使用

TIMx通用定时器的配置和使用步骤如下：

1. **时钟配置：**设置TIMx的时钟源和预分频系数。
2. **计数模式配置：**设置TIMx的计数模式，如向上计数、向下计数或中心对齐模式。
3. **自动重装载值配置：**设置TIMx的自动重装载值，即计数器达到此值后自动重装载。
4. **比较值配置：**设置TIMx的比较值，即计数器达到此值后触发比较事件。
5. **中断配置：**使能TIMx的中断，如更新中断、溢出中断或比较中断。

### 2.2 高级定时器（TIMx_ADVANCED）

#### 2.2.1 TIMx_ADVANCED的寄存器结构

TIMx_ADVANCED高级定时器在TIMx通用定时器的基础上增加了更多的功能，其寄存器结构也更加复杂。

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| BDTR | 故障检测寄存器，用于设置故障检测功能 |
| DCR | 死区控制寄存器，用于设置死区时间 |
| DMAR | DMA控制寄存器，用于设置DMA传输 |
| OR | 输出比较寄存器，用于设置输出比较值 |
| RCR | 重装载寄存器，用于设置重装载值 |
| TRG | 触发控制寄存器，用于设置触发源 |

#### 2.2.2 TIMx_ADVANCED的配置和使用

TIMx_ADVANCED高级定时器的配置和使用步骤与TIMx通用定时器类似，但增加了故障检测、死区控制、DMA传输等功能的配置。

### 2.3 基本定时器（TIMx_BASIC）

#### 2.3.1 TIMx_BASIC的寄存器结构

TIMx_BASIC基本定时器是STM32单片机中功能最简单的定时器，其寄存器结构与TIMx通用定时器类似，但缺少了一些高级功能。

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| CR | 控制寄存器，用于设置时钟源、计数方向、预分频等 |
| CNT | 计数器寄存器，用于存储当前计数值 |
| PSC | 预分频寄存器，用于设置时钟预分频系数 |
| ARR | 自动重装载寄存器，用于设置定时器自动重装载值 |
| SR | 状态寄存器，用于读取定时器状态，如更新标志、溢出标志等 |

#### 2.3.2 TIMx_BASIC的配置和使用

TIMx_BASIC基本定时器的配置和使用步骤与TIMx通用定时器类似，但由于其功能较少，配置也更加简单。

# 3.1 PWM输出

**3.1.1 PWM输出的原理**

脉冲宽度调制（PWM）是一种通过改变脉冲宽度来控制输出功率的技术。PWM输出由一系列脉冲组成，每个脉冲具有固定的周期和可变的宽度。脉冲宽度与输出功率成正比，脉冲宽度越大，输出功率越大。

**3.1.2 STM32单片机定时器实现PWM输出**

STM32单片机定时器可以通过配置其比较寄存器和输出比较模式来实现PWM输出。比较寄存器用于定义脉冲的周期，而输出比较模式用于定义脉冲的宽度。

以下代码段演示了如何使用STM32单片机定时器实现PWM输出：

// 初始化定时器
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN; // 使能定时器3时钟
TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 使能定时器3

// 设置比较寄存器
TIM3->ARR = 1000; // 设置自动重装载寄存器，定义脉冲周期为1000个时钟周期

// 设置输出比较模式
TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1; // 设置比较输出模式为PWM模式1
TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC1E; // 使能比较输出1

// 设置比较值
TIM3->CCR1 = 500; // 设置比较值，定义脉冲宽度为500个时钟周期

**代码逻辑分析：**

* `RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN;`：使能定时器3时钟。
* `TI