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STM32 定时器概述

介绍​

STM32微控制器中的定时器（Timer）是一个非常重要的外设模块，用于生成精确的时间延迟、测量时间间隔、生成PWM信号以及执行其他与时间相关的任务。定时器在嵌入式系统中应用广泛，例如控制LED闪烁、驱动电机、测量传感器信号等。

STM32的定时器模块非常灵活，支持多种工作模式，包括基本定时器、通用定时器和高级定时器。每种定时器都有其特定的功能和用途，但它们的基本工作原理是相似的。

定时器的基本概念​

定时器的组成​

STM32的定时器主要由以下几个部分组成：

  1. 计数器（Counter）：定时器的核心部分，用于计数。计数器可以是向上计数、向下计数或双向计数。
  2. 预分频器（Prescaler）：用于将输入时钟频率分频，从而调整计数器的计数速度。
  3. 自动重装载寄存器（Auto-reload Register）：用于设置计数器的最大值。当计数器达到该值时，会触发溢出事件，并重新开始计数。
  4. 捕获/比较寄存器（Capture/Compare Register）：用于捕获外部事件的时间或生成PWM信号。

定时器的工作模式​

STM32定时器支持多种工作模式，包括：

  • 定时器模式：用于生成精确的时间延迟。
  • 输入捕获模式：用于测量外部信号的脉冲宽度或频率。
  • 输出比较模式：用于生成PWM信号或触发其他事件。
  • PWM模式：用于生成脉宽调制信号，常用于控制电机或LED亮度。

代码示例​

以下是一个简单的STM32定时器配置示例，使用HAL库实现1秒的定时器中断。

#include "stm32f4xx_hal.h"

TIM_HandleTypeDef htim2;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM2_Init();

    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM2)
    {
        // 定时器溢出中断处理
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);  // 切换LED状态
    }
}

static void MX_TIM2_Init(void)
{
    TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

    htim2.Instance = TIM2;
    htim2.Init.Prescaler = 8399;  // 预分频器，将84MHz时钟分频为10kHz
    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim2.Init.Period = 9999;  // 自动重装载值，10kHz计数到10000为1秒
    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
    {
        // 初始化错误处理
    }

    sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
    {
        // 时钟源配置错误处理
    }

    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    {
        // 主从模式配置错误处理
    }
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void SystemClock_Config(void)
{
    // 系统时钟配置代码
}
备注

在上述代码中，我们配置了TIM2定时器，使其每1秒触发一次中断，并在中断处理函数中切换LED的状态。

实际应用场景​

1. LED闪烁控制​

定时器可以用于控制LED的闪烁频率。通过配置定时器的周期和预分频器，可以精确控制LED的亮灭时间。

2. PWM信号生成​

定时器可以生成PWM信号，用于控制电机的转速或LED的亮度。通过调整PWM的占空比，可以实现对输出信号强度的精确控制。

3. 输入捕获​

定时器可以用于测量外部信号的脉冲宽度或频率。例如，可以使用输入捕获功能来测量超声波传感器的回波时间，从而计算距离。

总结​

STM32的定时器是一个功能强大且灵活的外设模块，适用于多种与时间相关的应用场景。通过合理配置定时器的预分频器、计数器和自动重装载寄存器，可以实现精确的时间控制、PWM信号生成以及输入捕获等功能。

提示

为了进一步掌握STM32定时器的使用，建议尝试以下练习：

  1. 修改上述代码，使LED以不同的频率闪烁。
  2. 使用定时器生成一个占空比为50%的PWM信号，并观察输出波形。
  3. 使用输入捕获功能测量外部信号的频率。

附加资源​