STM32内部时钟定时器详解及使用指南

1、总体介绍

TIM（Timer）定时器是STM32中功能最强大，结构最复杂的一个外设，以下对其做一下简介（以stm32为例）：

TIM可以对输入的时钟进行计数，并在数值达到设定值时触发中断。
在STM32中定时器的基准时钟一般都是主频72MHz，并且以16位计数器，预分频器，自动重装寄存器为时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时。同时STM32定时器支持级联模式，可实现更长时间的定时。（当两个定时器级联时就可产生8千年多的定时）
TIM不仅具备基本的定时中断功能，而且还包括内外时钟源选择，输入捕获，输出比较，编码器接口，主从触发模式等多种功能。
STM32的定时器，根据复杂程度好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。

2、定时器类型

当然也存在TIM9，TIM10等只是一般情况下用不到，同时也不是所有的STM32单片机都有所有的TIM外设，如STM32F103C8T6只有TIM1~TIM4这4个定时器。

3、定时中断

定时中断的基本结构

4、配置中断函数

定时一秒的时间，频率就是1HZ

这里以配置TIM2（通用定时器为例），首先我们需要在keil软件中编写Timer的.c和.h文件。将基本结构中的每一步打通即可完成Timer的函数配置。

开启RCC时钟
选择时基单元的时钟源（对于定时中断选择内部时钟源即可）
配置时基单元（ARR,PSC,CNT模式等，用结构体即可配置）
配置输入中断控制，允许更新中断输出到NVIC
配置NVIC，在NVIC中打开定时器的中断通道，并配置一个优先级
运行控制
上面配置完成之后，还需要使能计数器，否则计数器无法运行，最后写一个中断函数，这样每个一段时间中断函数就可自动运行了（计数器有使能和失能两个状态，使能是开启的意思，失能则是关闭）
.c文件：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void Timer_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启时钟
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2); //开启内部定时器
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;     //TIM结构体
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //这个是分屏系数，不需要纠结
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;     
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;   //这个值和上一行的值可以自己改变玩玩，体会一下不同
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复定时器，这个是高级定时器才有
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);// 清除更新时的中断标志位，防止更新时程序直接进入中断
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  //使能内部定时器
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                //NVIC结构体
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;     //选取中断路径
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;//优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//相应优先级
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);    //开启定时器
}


void TIM2_IRQHandler(void)    //TIM2的中断函数名称，不能更改，不需要声明，同时这个函数也可放到main.c中
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)  //检查中断标志位
	{ //括号里添加自己所需要的中断代码
		

		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清除标志位
	}
}

注意:TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;这句话是什么作用？其实仔细看过技术手册后发现这句话与PWM输出实验其实是没关系的，这句话是设置定时器时钟(CK_INT)频率与数字滤波器(ETR，TIx)使用的采样频率之间的分频比例的（与输入捕获相关），0表示滤波器的频率和定时器的频率是一样的。 

 .h文件

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H

void Timer_Init(void);

#endif

5.计数器模式

通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。
                1）向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值（TIMx_ARR），然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
                2）向下计数模式：计数器从自动装入的值（TIMx_ARR）开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。
                3）中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。
        简单地理解三种计数模式，可以通过下面的图形：

 6、通用定时器工作流程

对于这个定时器框图，分成四部分来讲：最顶上的一部分（计数时钟的选择）、中间部分（时基单元）、左下部分（输入捕获）、右下部分（PWM输出）。这里主要介绍一下前两个，后两者的内容会在后面的文章中讲解到。

7.通用定时器时间计算

        初始化定时器的时候指定我们分频系数psc，这里是将我们的系统时钟(72MHz)进行分频。然后指定重装载值arr，这个重装载值的意思就是当我们的定时器的计数值达到这个arr时,定时器就会重新装载其他值。例如当我们设置定时器为向上计数时,定时器计数的值等于arr之后就会被清0重新计数。定时器计数的值被重装载一次被就是一个更新(Update)
        超出（溢出）时间计算：Tout=（ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK
                其中：Tout的单位为us，TIMxCLK是定时器时钟源,在这里就是72Mhz。我们将分配的时钟进行分频,指定分频值为psc,就将我们的TIMxCLK分了psc+1,我们定时器的最终频率就是TIMxCLK/(psc+1) MHz。这里的频率的意思就是1s中记 TIMxCLK/(psc+1) M个数 (1M=10的6次方) ,每记一个数的时间为(psc+1)/Tclk ,很好理解频率的倒数是周期,这里每一个数的周期就是(psc+1)/TIMxCLK 秒。然后我们从0记到arr 就是 (arr+1)*(psc+1)/TIMxCLK。
        这里需要注意的是：PSC预分频系数需要加1，同时自动重加载值也需要加1。
                1）为什么自动重加载值需要加1，因为从ARR到0之间的数字是ARR+1个；
                2）为什么预分频系数需要加1，因为为了避免预分频系数不设置的时候取0的情况，使之从1开始。
        这里需要和之前的预分频进行区分：由于通用定时器的预分频系数为1～65535之间的任意数值，为了从1开始，所以当预分频系数寄存器为0的时候，代表的预分频系数为1。而之前的那些预分频系数都是固定的几个值，比如1、4、8、16、32、64等等，而且可能0x000代表1，0x001代表4，0x010代表8等等。也就是说，一边是随意的定义（要从1开始），另一边是宏定义了某些值（只有特定的一些值）。
        比如，想要设置超出时间为1s，并配置中断，我们设置arr=7199，psc=9999。我们将72MHz (1M等于10的6次方) 分成了（9999+1）等于 7200Hz，就是一秒钟记录9000数，每记录一个数就是1/7200秒。我们这里记录9000个数进入定时器更新(7199+1)*(1/7200)=1s,也就是1s进入一次更新Update。
 

8、通用定时器相关配置库函数

1个初始化函数

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);//定时器参数初始化
typedef struct
{
  uint16_t TIM_Prescaler;//预分频系数的设置      
  uint16_t TIM_CounterMode;//计数模式   
  uint16_t TIM_Period;//自动装载值
  uint16_t TIM_ClockDivision;//输入捕获会用到 
  uint8_t TIM_RepetitionCounter;//高级定时器会用到
} TIM_TimeBaseInitTypeDef; 

 作用：用于对预分频系数、计数方式、自动重装载计数值、时钟分频因子等参数的设置。

2个使能函数

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);//定时器使能函数
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);//定时器中断使能函数

作用：前者使能定时器，后者使能定时器中断。

4个状态标志位获取函数

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);

 作用：前两者获取（或清除）状态标志位，后两者为获取（或清除）中断状态标志位。

9.定时器中断的一般步骤
        实例要求：通过TIM3的中断来控制DS1的亮灭，DS1是直接连接在PE5上的。

                1）使能定时器时钟。调用函数：RCC_APB1PeriphClockCmd()；
                2）初始化定时器，配置ARR、PSC。调用函数：TIM_TimeBaseInit()；
                3）开启定时器中断，配置NVIC。调用函数：void TIM_ITConfig()；NVIC_Init()；
                4）使能定时器。调用函数：TIM_Cmd()；
                5）编写中断服务函数。调用函数：TIMx_IRQHandler()。