1. 定时器概述

1.1 软件定时原理

使用纯软件（CPU死等）的方式实现定时（延时）功能

void delay_us(uint32_t us)
{
    us *= 72;
    while(us--);
}

缺点：

1. 延时不精准
2. CPU死等

1.2 定时器定时原理

• 使用精准的时基，通过硬件的方式，实现定时功能
• 定时器核心就是计数器

1.3 STM32定时器分类

1.4 STM32定时器特性表

1.5 STM32基本、通用、高级定时器的功能整体区别

2. 基本定时器

2.1 基本定时器简介

1. 基本定时器：TIM6/TIM7
2. 主要特性：
   • 16位递增计数器（计数值：0~65535）
   • 16位预分频器（分频系数：1~65536）
   • 可用于触发DAC
   • 在更新事件（计数器溢出）时，会产生中断/DMA请求

2.2 基本定时器框图

2.3 STM32定时器计数模式及溢出条件

递增计数模式实例说明

• PSC = 1 （分频系数=PSC+1）
• ARR = 36

2.4 定时器中断实验相关寄存器

TIM6 和TIM7 控制寄存器 1(TIMx_CR1)

TIM6 和TIM7 DMA/中断使能寄存器(TIMx_DIER)

TIM6 和TIM7 状态寄存器(TIMx_SR)

TIM6 和TIM7 计数器(TIMx_CNT)

计数器实时数值，可用于设置计时器初始值，范围：0~65535

TIM6 和TIM7 预分频器(TIMx_PSC)

用于设置预分频系数，范围：0~65535，实际预分频系数等于PSC+1

TIM6 和TIM7 自动重装载寄存器(TIMx_ARR)

用于设置自动重装载值，范围：0~65535

2.5 定时器溢出时间计算方法

• 𝑇out是定时器溢出时间
• 𝐹𝑡是定时器的时钟源频率
• 𝐴𝑅𝑅是自动重装载寄存器的值
• 𝑃𝑆𝐶是预分频器寄存器的值

2.6 定时器中断实验配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct 
{ 
    TIM_TypeDef *Instance;            /* 外设寄存器基地址 */ 
    TIM_Base_InitTypeDef Init;     /* 定时器初始化结构体*/
     ...
}TIM_HandleTypeDef;

typedef struct 
{ 
    uint32_t Prescaler;                      /* 预分频系数 */ 
    uint32_t CounterMode;             /* 计数模式 */ 
    uint32_t Period;                           /* 自动重载值 ARR */ 
    uint32_t ClockDivision;             /* 时钟分频因子 */ 
    uint32_t RepetitionCounter;   /* 重复计数器寄存器的值 */ 
    uint32_t AutoReloadPreload; /* 自动重载预装载使能 */
} TIM_Base_InitTypeDef;

3. 通用定时器

3.1 通用定时器简介

1. 通用定时器：TIM2/TIM3 /TIM4 /TIM5
2. 主要特性：
   • 16位递增、递减、中心对齐计数器（计数值：0~65535）
   • 16位预分频器（分频系数：1~65536）
   • 可用于触发DAC、ADC
   • 在更新事件、触发事件、输入捕获、输出比较时，会产生中断/DMA请求
   • 4个独立通道，可用于：输入捕获、输出比较、输出PWM、单脉冲模式
   • 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路
   • 支持编码器和霍尔传感器电路等

3.2 通用定时器框图

①时钟源
②控制器
③时基单元
④输入捕获
⑤捕获/比较(公共)
⑥输出比较

3.3 通用定时器时钟源

①内部时钟(CK_INT)，来自外设总线APB提供的时钟
②外部时钟模式1：外部输入引脚(TIx)，来自定时器通道1或者通道2引脚的信号
③外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)，来自可以复用为TIMx_ETR的IO引脚
④内部触发输入(ITRx)，用于与芯片内部其它通用/高级定时器级联

计数器时钟源寄存器设置方法（F1为例）

外部时钟模式1

外部时钟模式2

使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器（F1为例）

3.4 通用定时器PWM输出

3.4.1 通用定时器输出比较部分框图介绍

捕获/比较通道1的主电路—输出部分

捕获/比较通道的输出部分（通道1）

3.4.2 通用定时器输出PWM原理

• 假设：递增计数模式
• ARR：自动重装载寄存器的值
• CCRx：捕获/比较寄存器x的值
• 当CNT < CCRx，IO输出0
• 当CNT >= CCRx，IO输出1

总结：PWM波周期或频率由ARR决定，PWM波占空比由CCRx决定

3.4.3 PWM模式

PWM模式1：
递增：

• CNT < CCRx，输出有效电平
• CNT >= CCRx，输出无效电平
  递减：
• CNT > CCRx，输出无效电平
• CNT <= CCRx，输出有效电平

PWM模式2：
递增：

• CNT < CCRx，输出无效电平
• CNT >= CCRx，输出有效电平
  递减：
• CNT > CCRx，输出有效电平
• CNT <= CCRx，输出无效电平

有/无效状态由TIMx_CCER决定

• CCxP=0：OCx高电平有效
• CCxP=1：Ocx低电平有效

3.4.4 通用定时器PWM输出配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct 
{ 
   uint32_t OCMode; 	  /* 输出比较模式选择 */
   uint32_t Pulse; 	            /* 设置比较值 */
   uint32_t OCPolarity;       /* 设置输出比较极性 */
   uint32_t OCNPolarity;    /* 设置互补输出比较极性 */
   uint32_t OCFastMode;   /* 使能或失能输出比较快速模式 */
   uint32_t OCIdleState;     /* 空闲状态下OC1输出 */
   uint32_t OCNIdleState;  /* 空闲状态下OC1N输出 */ 
} TIM_OC_InitTypeDef;

3.5 通用定时器输入捕获

3.5.1 通用定时器输入捕获部分框图介绍

捕获/比较通道的输入部分（通道1）

捕获/比较通道1的主电路—输入部分

3.5.2 通用定时器输入捕获脉宽测量原理

• 以捕获测量高电平脉宽为例
• 假设：递增计数模式
• ARR：自动重装载寄存器的值
• CCRx1：t1时间点CCRx的值
• CCRx2：t2时间点CCRx的值

高电平期间，计时器计数的个数：N * (ARR+1) + CCRx2

3.5.3 通用定时器输入捕获实验配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct
{ 
    uint32_t ICPolarity;    /* 输入捕获触发方式选择，比如上升、下降沿捕获 */ 
    uint32_t ICSelection; /* 输入捕获选择，用于设置映射关系 */ 
    uint32_t ICPrescaler; /* 输入捕获分频系数 */ 
    uint32_t ICFilter;         /* 输入捕获滤波器设置 */ 
} TIM_IC_InitTypeDef;

3.6 通用定时器脉冲计数

3.6.1 脉冲计数实验原理

外部时钟模式1

3.6.2 通用定时器脉冲计数配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct 
{ 
    uint32_t SlaveMode;              /* 从模式选择 */ 
    uint32_t InputTrigger;           /* 输入触发源选择 */ 
    uint32_t TriggerPolarity;      /* 输入触发极性 */ 
    uint32_t TriggerPrescaler;   /* 输入触发预分频 */ 
    uint32_t TriggerFilter;           /* 输入滤波器设置 */ 
} TIM_SlaveConfigTypeDef;

4. 高级定时器

4.1 高级定时器简介

高级定时器： TIM1/TIM8
主要特性：

• 16位递增、递减、中心对齐计数器（计数值：0~65535）
• 16位预分频器（分频系数：1~65536）
• 可用于触发DAC、ADC
• 在更新事件、触发事件、输入捕获、输出比较时，会产生中断/DMA请求
• 4个独立通道，可用于：输入捕获、输出比较、输出PWM、单脉冲模式
• 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路
• 支持编码器和霍尔传感器电路等
• 重复计数器
• 死区时间带可编程的互补输出
• 断路输入，用于将定时器的输出信号置于用户可选的安全配置中

4.2 高级定时器框图

4.3 高级定时器输出指定个数PWM

4.3.1 重复计数器特性

• 计数器每次上溢或下溢都能使重复计数器减1，减到0时，再发生一次溢出就会产生更新事件
• 如果设置RCR为N，更新事件将在N+1次溢出时发生

4.3.2 高级定时器输出指定个数PWM原理

1. 配置边沿对齐模式输出PWM
2. 指定输出N个PWM，则把N-1写入RCR
3. 在更新中断内，关闭计数器

注意：高级定时器通道输出必须把MOE位置1

4.3.3 高级定时器输出指定个数PWM配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct 
{ 
   uint32_t OCMode; 	  /* 输出比较模式选择 */
   uint32_t Pulse; 	            /* 设置比较值 */
   uint32_t OCPolarity;       /* 设置输出比较极性 */
   uint32_t OCNPolarity;    /* 设置互补输出比较极性 */
   uint32_t OCFastMode;   /* 使能或失能输出比较快速模式 */
   uint32_t OCIdleState;     /* 空闲状态下OC1输出 */
   uint32_t OCNIdleState;  /* 空闲状态下OC1N输出 */ 
} TIM_OC_InitTypeDef;

4.4 高级定时器输出比较模式实验

4.4.1 高级定时器输出比较模式原理

• 输出比较模式：翻转
• 当CNT = CCRx，OCxREF电平翻转
• 总结：PWM波周期或频率由ARR决定，占空比固定50%，相位由CCRx决定

4.4.2 高级定时器输出比较模式配置步骤

相关HAL库函数介绍

关键结构体介绍

typedef struct 
{ 
   uint32_t OCMode; 	  /* 输出比较模式选择 */
   uint32_t Pulse; 	            /* 设置比较值 */
   uint32_t OCPolarity;       /* 设置输出比较极性 */
   uint32_t OCNPolarity;    /* 设置互补输出比较极性 */
   uint32_t OCFastMode;   /* 使能或失能输出比较快速模式 */
   uint32_t OCIdleState;     /* 空闲状态下OC1输出 */
   uint32_t OCNIdleState;  /* 空闲状态下OC1N输出 */ 
} TIM_OC_InitTypeDef;

4.5 高级定时器互补输出带死区控制

4.5.1 互补输出与死区控制介绍

4.5.2 带死区控制的互补输出应用之H桥

4.5.3 捕获/比较通道的输出部分（通道1至3）

4.5.4 死区时间计算

• 举个栗子（F1为例）：DTG[7:0]=250
• 250，即二进制：1111 1010，选第四条
• DT = (32+26)1655.56 ns=51.55968us

4.5.5 刹车（断路）功能

• 使能刹车功能：将TIMx_BDTR的BKE位置1，刹车输入信号极性由BKP位设置
• 使能刹车功能后：由TIMx_BDTR的MOE、OSSI、OSSR位，
• TIMx_CR2的OISx、OISxN位，TIMx_CCER的CCxE、CCxNE位控制OCx和OCxN输出状态
• 无论何时，OCx和OCxN输出都不能同时处在有效电平

发生刹车后，会怎么样

1. MOE位被清零，OCx和OCxN为无效、空闲或复位状态(OSSI位选择)
2. OCx和OCxN的状态：由相关控制位状态决定，当使用互补输出时：根据情况自动控制输出电平，参考参考手册使用刹车(断路)功能小节
3. BIF位置1，如果使能了BIE位，还会产生刹车中断；如果使能了TDE位，会产生DMA请求
4. 如果AOE位置 1，在下一个 更新事件UEV时，MOE位被自动置 1

4.6 高级定时器PWM输入模式

4.6.1 PWM输入模式工作原理

4.6.2 PWM输入模式时序

4.6.3 高级定时器PWM输入模式配置步骤