基于STM32 + TIM _定时器的基本机构和工作原理详解

前言

本篇博客主要学习了解定时器的基本结构和工作原理，掌握定时器的驱动程序和设计。本篇博客大部分是自己收集和整理，如有侵权请联系我删除。

本次博客板子使用的是正点原子精英版，芯片是STM32F103ZET6,需要资料可以@我拿取。

本博客内容原创，创作不易，转载请注明
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一. TIM定时器介绍

定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

本篇博客不介绍寄存器和时序，因为针对新手，首先得学会了解基本概念和使用即可，后期自己深入了再看手册了解难度也不是很大。

二. TIM定时器简介

主要是对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值的时候触发中断（定时器触发中断）

在STM32中，定时器分为：高级定时器（TIM1,TIM8），通用定时器（TIM2/3/4/5）,基本定时器（TIM6/TIM7）

本次博客我们主要针对基本和通用定时器进行介绍，高级定时器通过手册简略了解即可，如有不懂的需要自己去看看《STM32 参考手册》，定时器的介绍占了 1/5 的篇幅，足见其重要性。

三. 基本定时器（TIM6/TIM7）

完成定时器的基本功能，即定时功能，开中断或DMA后，在计数器溢出时可以产生中断请求或DMA请求。

1.TIM6和TIM7简介以及特性

1）基本定时器TIM6和TIM7各包含一个16位自动装载计数器，由各自的可编程预分频器驱动。

2）可以作为通用定时器提供时间基准，特别地可以为数模转换器 (DAC) 提供时钟。实际上，它

们在芯片内部直接连接到 DAC 并通过触发输出直接驱动 DAC 。

这2 个定时器是互相独立的，不共享任何资源。

2.TIM6和TIM7的主要特性

● 16 位自动重装载累加计数器

● 16 位可编程 ( 可实时修改 ) 预分频器，用于对输入的时钟按系数为 1 ～ 65536 之间的任意数值

分频

● 触发 DAC 的同步电路

● 在更新事件( 计数器溢出 ) 时产生中断 /DMA 请求

● 仅支持向上计数

3.基本定时器框图和介绍

4.基本定时器时钟选择

计数器的时钟由内部时钟(CK_INT)提供。
TIMx_CR1寄存器的CEN位和TIMx_EGR寄存器的UG位是实际的控制位，(除了UG位被自动清
除外)只能通过软件改变它们。一旦置CEN位为’1’，内部时钟即向预分频器提供时钟。
TIM6 /7 在APB1总线上，按工程默认时钟配置TIM6 /7的时钟是72M

除非APB1的分配系数是1，否则基本定时器和通用定时器的时钟都是等于APB1的2倍

5.基本定时器功能介绍

一般做定时中断使用，或者定时事件
主模式触发DAC的功能
主模式触发DAC：

让内部的硬件在不受控制的条件下实现自动运行，当我们需要DAC来测试电压点的时候，就可以通过更新事件来映射到TRGO的DAC上，实现定时触发DAC的功能，避免通过更新中断频繁触发DAC。还可以为模数转换器（DAC）提供时钟，即在芯片内部直接连接到ADC并通过触发输出直接驱动ADC

四 . 通用定时器（TIM2/3/4/5）

STM32F1 的通用定时器是一个通过可编程预分频器（ PSC ）驱动的 16 位自动装载计数器

（ CNT ）构成。

1.TIM2/3/4/5简介

通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。
它适用于多种场合，包括测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和
PWM)。
使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。
每个定时器都是完全独立的，没有互相共享任何资源。它们可以一起同步操作。

2.TIM2/3/4/5主要功能

● 16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
● 16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65536之间的任意
数值
● 4个独立通道：
─ 输入捕获
─ 输出比较
─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)
─ 单脉冲模式输出
● 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
● 如下事件发生时产生中断/DMA：
─ 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
─ 输入捕获
─ 输出比较
● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

3.通用定时器框图和介绍

4.通用定时器时钟选择

计数器时钟可由下列时钟源提供：
内部时钟(CK_INT)
外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)
外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)
内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

5.通用定时器功能介绍

拥有基本定时器的所有功能，如定时中断，主模式触发DAC。
拥有内外时钟源选择，不了解系统时钟的可以看看我之前的博客：STM32+内部时钟树详解.
输入捕获：可以对输入的信号的上升沿，下降沿或者双边沿进行捕获，通常用于测量输入信号的脉宽、测量 PWM 输入信号的频率及占空比。
输出比较：输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形。
编码器接口：STM32提供的编码器接口模式主要针对的就是“正交编码器”，它可以利用定时器的“计数”功能，得出编码器计了多少个脉冲；同时，它可以根据编码器AB的相位得出编码器是正转，还是反转。一般和电机配合工作，了解即可

五 .高级定时器（TIM1,TIM8）

1.TIM1和TIM8简介

高级控制定时器(TIM1和TIM8)由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的预分频器驱动。
它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获)，或者产生输出波形(输出比较、 PWM、嵌入死区时间的互补PWM等)。
使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。
高级控制定时器(TIM1和TIM8)和通用定时器(TIMx)是完全独立的，它们不共享任何资源。它们可以同步操作，

2.TIM1和TIM8主要特性

16位向上、向下、向上/下自动装载计数器
● 16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65535之间的任意
数值
● 多达4个独立通道：
─ 输入捕获
─ 输出比较
─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)
─ 单脉冲模式输出
● 死区时间可编程的互补输出
● 使用外部信号控制定时器和定时器互联的同步电路
● 允许在指定数目的计数器周期之后更新定时器寄存器的重复计数器
● 刹车输入信号可以将定时器输出信号置于复位状态或者一个已知状态
● 如下事件发生时产生中断/DMA：
─ 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
─ 输入捕获
─ 输出比较
─ 刹车信号输入
● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

3.高级定时器框图和介绍

4.高级定时器时钟选择

计数器时钟可由下列时钟源提供：
内部时钟(CK_INT)
外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)
外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)
内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

5.高级定时器功能介绍

拥有通用定时器的全部功能
有额外的重复计数器，在原本最大支持定时59S的基础上*65536（为三相无刷电机设计）
死区生成（互补的PWM波）：系统框图中设计了DTG死区生成电路。主要目的是为了驱动三相无刷电机，因为驱动三相无刷电机需要三个桥臂*2个大功率开关控制。在通过开关切换的时候，可能由于硬件器件的限制，会造成短暂的直通现象，所以该设计是为了生成一定的死区时间，让桥臂上下管关闭，防止直通现象的发生。
刹车输入：为电机设计，主要是为了防止内部时钟死机或者刹车失效，对电机生成刹车型号，切断电机的输出，保护电机不受损坏。
为电机设计的了解即可，新手不用深究