🐱作者：一只大喵咪1201
🐱专栏：《STM32学习》
🔥格言：你只管努力，剩下的交给时间！

在上篇文章中学习了通用定时器的基本原理以后，接下来本喵就介绍一下定时器的使用。

⏰定时器中断实验

定时器中断实验就是利用计数器CNT计数到一定时间后产生更新中断。

本喵选择TIMER3来实现定时中断，并且用LED1来体现实验效果。

查看开发板原理图，LED1和PE5口相连，且采用共阳极接法。

在这个实验中，本喵要实现每隔500ms让LED1的状态反转一次，当然不是使用延时函数实现的，而是使用定时器的更新中断实现的。

⌚时钟选择

这里选择内部时钟(CK_INT)作为时钟源。

TIM3是挂载在APB1总线上的，所以它内部时钟的来源是APB1时钟。APB1时钟最大是36MHZ的，本喵使用的开发板这里的时钟就是36MHZ。

接下来就是计算内部时钟(CK_INT)了，这里有一个特殊点

除非APB1的分频系数是1，否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。

我们这里将APB1时钟2分频，所以得到的内部时钟(CK_INT)是72MHZ的。

再就是计算计数器CNT的驱动时钟(CK_CNT)了。

这里CK_PSC的频率就是内部时钟(CK_INT)的频率，所以也是72MHZ，将CK_PSC经过PSC寄存器分频后得到的就是CK_CNT时钟频率。

它的流程如下面的框图

其中N是PSC预分频寄存器中的值。

计算具体的计时时间按照下面这个公式：

• T_out(溢出时间) = (ARR+1)*(PSC+1)/Tclk

• 其中ARR是重装载寄存器中的值，它是从0开始的，所以要加1。
• PSC是预分频寄存器中的值，它也是从0开始的，所以要加1。
• Tclk是就是内部时钟(CK_INT)的频率，也是时钟CK_PSC的频率。

我们想要实现500ms的定时，

• 将预分频系数PSC设置为7199
• 代入公式中就可以求出ARR中的值是4999

⌚重要寄存器配置

1. 计数器CNT

该寄存器是用来计数的，不需要进配置，在将定时器打开以后便自动开始计数，直到与ARR寄存器中的值相匹配产生溢出事件。

2. 预分频寄存器

在上面我们按照定时时间已经设定了它的值，所以将7199写入即可。

3. 自动重装载寄存器ARR

通过公式计算，我们算出ARR中的值是4999，将其写入即可。

4. 控制寄存器CR

这里我们将计算模式设置为向上计算模式，也就将DIR位设为0。

同时使能CEN位，让CK_CNT时钟开始工作，驱动计数器CNT计数。

5. 中断使能寄存器DIER

将UIE位置1，允许产生更新中断。

⌚代码实现

寄存器的配置同样是通过官方提供的标准库实现的，让本喵给大家介绍一下需要哪些库函数。

定时器初始化函数：

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
1

定时器使能函数：

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)；
1

定时器中断使能函数：

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
1

标志位获取和清除

FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
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使用这些库函数，按照下面的顺序就可以达到实验目的：

1. 定时器时钟使能
2. 初始化定时器，配置ARR，PSC
3. 开启定时器中断，配置NVIC
4. 使能定时器
5. 编写中断服务函数
   在中断服务函数中实现LED1状态的反转。

看本喵提供的参考代码：

main.c中的代码

#include "timer3.h"
#include "led.h"

int main()
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断优先级分组是第二组
	LED_Init();//LED灯初始化，状态是灭
	TIMER3_Updata_Init(4999,7199);//定时器定时500ms
	
	while(1);//等待中断发生
}
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timer3.h中的代码

#ifndef __TIMER3_H
#define __TIMER3_H
#include "sys.h"

void TIMER3_Updata_Init(u16 arr,u16 psc);

#endif
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timer3.c中的代码

#include "timer3.h"
#include "led.h"

void TIMER3_Updata_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;//创建TIM3结构体
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;//创建中断管理结构体
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能TIM3
	
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period=arr;//重装载寄存器中的值
	TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler=psc;//预分频寄存器的值
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStruct);//初始化
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn;//TIM3中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//TIM3中断使能
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级2
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;//响应优先级2
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);//初始化优先级管理
	
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能更新中断
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能TIM3
}

//中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)!=RESET)//确保是更新中断
	{
		LED1=!LED1;//反转LED1的状态
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);//清除更新中断标志位
}
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代码中都有相应的注释，可以借鉴。

至于LED1灯的初始化就没必要展示了。

⌚效果展示

⏰PWM输出实验

PWM输出使用定时器的4个输出通道中的一个，通过设置CRR中的值改变PWM波的占空比来实现。通过设置ARR中的值确定PWM波的频率。

本喵使用LED0，也就是开发板上的红灯来体现实验效果。

从开发板原理图中可以看到，LED0接在PB5口上，并且是共阳极接法。

从开发手中中可以看到，TIM3的通道2正好部分重映像在了PB5，所以在使用的时候要进行一下重映像的设定。

在这个实验中，要让LED0红色灯的亮度由弱变强再变弱，如此反复。

⌚时钟选择

同样还是选择内部时钟，这里的内部时钟(CK_INT）不进行分频，所以给PSC寄存器中的值就是0。所以驱动计数器CNT的时钟CK_CNT的频率是72MHZ。

⌚重要寄存器配置

1. 将相应的数据写入TIMx_ARR和TIMx_CCRx寄存器中

时钟已经选好了，是72MHZ，这里我们设置重装载寄存器ARR的值是899，此时PWM的频率就是72000000/(899+1) = 80KHZ。

CRR的值单独修改，需要不停地变化，来改变PWM波的占空比。

2. 选择输出模式

这里没有中断产生，所以一定不能开启CRR预装载。

将CCMR2寄存器的OC3M按照下面的描述设置为111，设置成PWM模式2。

再将使能寄存器CCER的位9

按照

这个规则设置为0，也就是输出为高电平有效。

3. 使能CEN位，打开CK_CNT时钟。

以上便是一些重要寄存器的设置。

这是它工作的时序图

⌚代码实现

具体寄存器的配置通过官方提供的库函数来实现。

需要用到的库函数：

设置比较值函数：

void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
1

使能输出比较预装载

void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
1

输出初始化函数:

void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
1

这些是比较重要的库函数，按照下面的步骤

1. 使能定时器3和相关IO口时钟。
   使能定时器3时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();
   使能GPIOB时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd();
2. 初始化IO口为复用功能输出，函数：GPIO_Init();
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
3. 这里我们是要把PB5用作定时器的PWM输出引脚，所以要重映射配置，所以需要开启AFIO时钟。同时设置重映射。
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
   GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
4. 初始化定时器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();
5. 初始化输出比较参数:TIM_OC2Init();
6. 使能预装载寄存器： TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
   这一步是为了确保在发生一次溢出事件以后，改变CCR中的值，以改变占空比。
7. 使能定时器。TIM_Cmd();
8. 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果:TIM_SetCompare2();

展示下本喵的代码：
pwm的初始化代码：

void TIMER3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	
	//时钟使能，3个外设
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能TIM3的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能GPIOB和AFIO时钟
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//部分重映像使能
	
	//复用初始化
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//推挽复用输出模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//引脚5
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//输出速度50MHZ
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//PB5初始化为复用推挽输出
	
	//设置PWM的频率
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;//重装载寄存器中的值
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;//预分频系数
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化PWM波的频率
	
	//设置PWM工作模式
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;//PWM模式2
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//输出极性设置为高
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//比较输出使能
	TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//初始化PWM波输出模式
	
	//CCR预装载使能
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能CCR预装载
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//打开定时器3

}
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主程序中代码：

int main()
{
	u16 pwm_val = 0;//CCR中的值
	u8 flag = 1;//增减标志位
	delay_init();//延时初始化

	TIMER3_PWM_Init(899,0);//PWM的频率就是72000000/(899+1) = 80KHZ
	
	while(1)
	{
		delay_ms(10);//延时10ms，否则看不到灯的效果
		if(flag)
			pwm_val++;//改变占空比
		else
			pwm_val--;//改变占空比
		
		if(pwm_val > 300)
			flag=0;
		if(pwm_val==0)
			flag = 1;
		
		TIM_SetCompare2(TIM3,pwm_val);//将值给CCR寄存器
	}
}
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注释中有详细解释，可以参考。

⌚效果展示

由于是GIF，效果不是很明显，红色灯的亮度在由弱到强反复变化。

⏰输入捕获实验

在输入捕获模式下，当检测到ICx信号上相应的边沿后，计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存
器(TIMx_CCRx)中，根据这个值我们可以计算出输入信号的频率。

在次实验中，本喵将WK_UP按键按下的时长通过串口发送到电脑屏幕上。

根据开发板原理图，WK_UP按键和PA0相连，另一端与高电平相连。

根据STM32芯片的引脚分布，可以看到，TIM5的CH1和PA0的复用的，所以我们这里使用TIM5的CH1通道作为输入。

⌚时钟选择

同样选择内部时钟CK_INT，这里让计数器CNT按照1MHZ的频率来计数，所以预分频计数器的值是71。此时每隔1us就计数一次。

⌚重要寄存器配置

按照输入捕获的工作框图来配置相关寄存器。

1. 配置输入滤波器为所需的带宽

配置CCMR1寄存器

这里为了防止按键发生抖动采用以CK_INT的频率采样8次来滤波，也就是将IC1F[3:0]设置为0011。

2. 配置捕获信号类型

将CCEG寄存器的CC1P位

配置为0，也就是上升沿捕获。

3. 配置捕获信号的映射端口

配置CCMR1寄存器的CC1S位

配置为01，也就是映射在TI1上。

4. 配置捕获事件

同样是CCMR1寄存器

将IC1PSC设置为00，也就是一捕获到信号的上升沿就触发一次捕获

5. 配置相关中断寄存器

这里本喵就不列举了，和前面的中断配置是类似的。

⌚代码实现

同样，寄存器的配置仍然是通过官方提供的库函数来实现的。

需要使用到的重要库函数：

输入捕获通道初始化函数：

void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
1

通道极性设置独立函数

void TIM_OCxPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity)；
1

获取通道捕获值

uint32_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx)；
1

这些是比较重要的函数，按照下面的流程来写具体的代码：

1. 初始化定时器和通道对应IO的时钟。
2. 初始化IO口，模式为输入：
   GPIO_Init();
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入
3. 初始化定时器ARR，PSC
   TIM_TimeBaseInit();
4. 初始化输入捕获通道
   TIM_ICInit();
5. 如果要开启捕获中断，
   TIM_ITConfig();
   NVIC_Init();
6. 使能定时器：TIM_Cmd();
7. 编写中断服务函数：TIMx_IRQHandler();

展示下本喵的代码：
timer5.h中的代码

void TIMER_Incapture_Init(u16 arr, u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);//使能TIM5时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA时钟
	
	//PA0初始化
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;  //PA0 清除之前设置  
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入  
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//PA0下拉输入
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);	//将PA0下拉到低电平

	//初始化计数部分
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//滤波频率和内部时钟相同
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;//将重装载值设为最大
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;//预分频系数
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化计数部分
	
		//输入捕获初始化
	TIM_ICInitStruct.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//输入通道CH1
	TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter=0x3;//8次采样
	TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//上升沿捕获
	TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;//不分频
	TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;//映射到TI1上
	TIM_ICInit(TIM5,&TIM_ICInitStruct);
	
	//更新中断和捕获中断初始化
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM5_IRQn;//中断通道是TIM5
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级0
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;//响应优先级2
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能更新中断
	
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_CC1,ENABLE);//使能通道1输入捕获中断
	
	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5

}

u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//输入捕获状态		    				
u16	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值

//定时器5中断服务程序	 
void TIM5_IRQHandler(void)
{
	//没有完成采集进入中断
	if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)
	{
		//发生的是更新中断
		if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)
		{
			//已经捕获到高电平，需要累计溢出
			if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)
			{
				//累计达到最大值，强制采集完成
				if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)
				{
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//采集完成标志
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;//强制最大值
				}
				//没有累计到最大
				else
					TIM5CH1_CAPTURE_STA++;//溢出加1
			}
		}
		//发生捕获中断
		if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)
		{
			delay_ms(20);//延时消抖
			if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)
			{
				//已经捕获到上升沿，此时捕获是下降沿
				if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)
				{
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//捕获完成
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);//获取当前计数值
					TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);  //CC1P=0 设置为上升沿捕获
				}
				//捕获到上升沿
				else
				{
					//开始计时，所有参数从0开始
					TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;	
					TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;	
					TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;//上升沿标志
					TIM_SetCounter(TIM5,0);//让计数器CNT从0开始计数
					TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);	//CC1P=1 设置为下降沿捕获
				}
			}
			
		}
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断标志位
}

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包括定时器5的初始化，以及中断服务函数。

主函数是接着PWM输出写的

extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;//输入捕获状态			    				
extern u16	TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//输入捕获值

int main()
{
	u16 pwm_val = 0;//CCR中的值
	u8 flag = 1;//增减标志位
	u32 temp = 0;//计时时间
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	delay_init();//延时初始化
	uart_init(115200);

	TIMER3_PWM_Init(899,0);//PWM的频率就是72000000/(899+1) = 80KHZ
	TIMER_Incapture_Init(0xffff,71);//计数一次用时1us，最大计数65535

	while(1)
	{
		delay_ms(10);//延时10ms，否则看不到灯的效果
		if(flag)
			pwm_val++;//改变占空比
		else
			pwm_val--;//改变占空比
		
		if(pwm_val > 300)
			flag=0;
		if(pwm_val==0)
			flag = 1;
		
		TIM_SetCompare2(TIM3,pwm_val);//将值给CCR寄存器
		if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x80)!=RESET)
		{
			temp = (TIM5CH1_CAPTURE_STA&0x3f);//统计溢出次数
			temp*=65536;//计算溢出时长
			temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//加当前计时时长
			printf("High Level time:%d us\r\n",temp);//打印总的高电平时间
			TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//进行下一次计时
		}

	}
}

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注意：

使用到这样一个标志位。

当WK_UP处于高电平且超过65536us时，次数计数器CNT就会发生溢出事件，然后计算从0开始计时，如果不将这次溢出记录下来，那么计时时长就会丢失至少65536us，所以我们用这样一个变量的低6位存放溢出的次数。

第6位是记录捕获到高电平，当高电平被捕获到以后，就开始计时。

第7位表示捕获完成，此时需要将计时时长发送出去。

⌚效果展示

⏰总结

在理解了通用定时器的工作原理后，它的应用还是非常容易实现的，只需要按照步骤，使用合适的库函数即可。希望对各位有所帮助。