什么是通用定时器？

一、通用定时器简介

     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。STM32 的通用定时器可以被用于：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)等。 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。STM32的每个通用定时器都是完全独立的， 没有互相共享的任何资源。
STM3F1 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器功能包括：
1)16 位向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT）。
2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～ 65535 之间的任意数值。
3）4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
       A．输入捕获
       B．输出比较
       C．PWM生成(边缘或中间对齐模式)
       D．单脉冲模式输出
4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用 1 个定时器控制另外 一个定时器）的同步电路。
5）如下事件发生时产生中断/DMA：
       A．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)
       B．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)
       C．输入捕获
       D．输出比较
       E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
       F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
二、寄存器简介

2.1 控制寄存器 1（TIMx_CR1）






TIMx_CR1 的最低位，也就是计数器使能位，该位必须置 1，才能让定时器开始计数。从第 4 位DIR可以看出默认的计数方式是向上计数，同时也可以向下计数，第 5,6 位是设置计数对齐方式的.
2.2 DMA/中断使能寄存器 （TIMx_DIER）






它的第 0 位，该位是更新中断允许位，本章用到的是定时器的更新中断，所以该位要设置为 1，来允许由于更新事件所产生的中断。
2.3 预分频寄存器（TIMx_PSC）

该寄存器用设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟





这里，定时器的时钟来源有 4 个：
1）内部时钟（CK_INT）
2）外部时钟模式 1：外部输入脚（TIx）
3）外部时钟模式 2：外部触发输入（ETR）
4）内部触发输入（ITRx）：使用A定时器作为B 定时器的预分频器（A为B提供时钟）。
   这些时钟，具体选择哪个可以通过 TIMx_SMCR 寄存器的相关位来设置。这里的 CK_INT时钟是从APB1 倍频的来的，除非APB1 的时钟分频数设置为 1，否则通用定时器TIMx 的时钟 是 APB1 时钟的 2 倍，当 APB1 的时钟不分频的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于 APB1 的时钟。这里还要注意的就是高级定时器的时钟不是来自APB1，而是来自APB2 的。
  这里顺带介绍一下TIMx_CNT 寄存器，该寄存器是定时器的计数器，该寄存器存储了当前定时器的计数值。
2.4 自动重装载寄存器（TIMx_ARR）






   该寄存器在物理上实际对应着 2 个寄存器。一个是程序员可以直接操作的，另外一个是程序员看不到的，这个看不到的寄存器在《STM32 参考手册》里面被叫做影子寄存器。事实上真正起作用的是影子寄存器。
   根据 TIMx_CR1 寄存 器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影子寄存器，此时 2 者是连通的；而APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装在寄存器的内容传送到 影子寄存器
2.5 状态寄存器（TIMx_SR）






该寄存器用来标记当前与定时 器相关的各种事件/中断是否发生

三、配置步骤
1. TIM3 时钟使能


RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
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2. 初始化定时器参数,设置自动重装值，分频系数，计数方式等。


voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
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第一个参数是确定是哪个定时器，这个比较容易理解。
第二个参数是定时器初始化参数结构体指针，结构体类型为TIM_TimeBaseInitTypeDef,一共有五个成员变量。对于通用定时器只有前面四个参数有用，最后一个参数TIM_RepetitionCounter 是高级定时器才有用的。
如：


TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000; //设置自动重载计数周期值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; //设置分频系数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //设置时钟分频因子
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //设置计数方式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);


3. 设置TIM3_DIER允许更新中断


void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)；
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第一个参数是选择定时器号，这个容易理解，取值为 TIM1~TIM17。
第二个参数非常关键，是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断 TIM_IT_Update，触发中断 TIM_IT_Trigger，以及输入捕获中断等等。
第三个参数就很简单了，就是失能还是使能。
如：


TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE );
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4. TIM3 中断优先级设置
在定时器中断使能之后，因为要产生中断，必不可少的要设置 NVIC 相关寄存器，设置中断优先级。


5.允许TIM3工作，也就是使能TIM3


用此函数：


void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)
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6. 编写中断服务函数


用来读取中断状态寄存器的值判断中断类型的函数是：


ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)
1
比如，我们要判断定 时器 3 是否发生更新（溢出）中断，方法为：


if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){}
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固件库中清除中断标志位的函数是：


void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)
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该函数的作用是，清除定时器 TIMx 的中断 TIM_IT 标志位。
比如我们在 TIM3 的溢出中断发生后，我们要清除中断标志位，方法是：


TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );
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四、代码
4.1 定时器部分
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
       
        //定时器TIM3初始化
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值       
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断


        //中断优先级NVIC设置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器




        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx                                         
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
                {               
                        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx更新中断标志 (单片机要靠查询中断标志来判断是否要进入中断，如果你不清除中断标志，本次中断退出，单片机又会检测到中断标志，因此重复进入中断)
                        if(i==4)
                        {
                          LED1=!LED1;
                          i=0;
                        }
                        else i++;
                }
}


系统初始化的时候在默认的系统初始化函数SystemInit 函数里面已经初始化APB1的时钟为2分频， 所以 APB1 的时钟为 36M，而从 STM32 的内部时钟树图得知：当 APB1 的时钟分频数为 1 的 时候，TIM2~7 的时钟为APB1 的时钟，而如果APB1 的时钟分频数不为 1，那么 TIM2~7 的时 钟频率将为APB1 时钟的两倍。因此，TIM3 的时钟为 72M，再根据我们设计的 arr 和 psc 的值， 就可以计算中断时间了。计算公式如下：
            
其中：
Tclk：TIM3 的输入时钟频率（单位为Mhz）。
Tout：TIM3 溢出时间（单位为 us）。
4.2 主函数


int main(void)
{               
        delay_init();                     //延时函数初始化          
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
        uart_init(115200);         //串口初始化为115200
        LED_Init();                             //LED端口初始化
        TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的计数频率，计数到5000为500ms  
           while(1)
        {
                LED0=!LED0;
                delay_ms(200);                  
        }         
}         

五、 PWM 配置
1.开启TIM3时钟以及复用功能时钟，配置 PB5 为复用输出


RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //复用时钟使能
GPIO初始化的一行代码即可：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出


2.设置TIM3_CH2 重映射到 PB5 上


void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)；
1
如：


GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
1
3.初始化TIM3,设置 TIM3的ARR和 PSC


设置ARR和 PSC 两个寄存器的值来控制输出PWM的周期


TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS =
Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx 的


4.设置TIM3_CH2 的 PWM模式，使能TIM3的CH2 输出


void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；


参数 TIM_OCMode 设置模式是 PWM还是输出比较，这里我们是 PWM模式。
参数TIM_OutputState 用来设置比较输出使能，也就是使能PWM输出到端口。
参数TIM_OCPolarity 用来设置极性是高还是低。


如：


TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择PWM模式 2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高 即高电平有效
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //初始化 TIM3 OC2


下图是PWM模式，可通过TIM_OCMode来设置







5.使能TIM3
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIM316.修改TIM3_CCR2 来控制占空比
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；





六、PWM 部分代码
6.1 定时器部分
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
       
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);        //使能定时器3时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
       
        GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5   

   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形        GPIOB.5
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

   //初始化TIM3
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
       
        //初始化TIM3 Channel2 PWM模式         
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
        TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2


        TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器

        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3


}


6.2 主函数
int main(void)
{               
        u16 led0pwmval=0;
        u8 dir=1;       
        delay_init();                     //延时函数初始化          
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);          //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
        uart_init(115200);         //串口初始化为115200
        LED_Init();                             //LED端口初始化
        TIM3_PWM_Init(899,0);         //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz
           while(1)
        {
                delay_ms(10);         
                if(dir)led0pwmval++;
                else led0pwmval--;


                if(led0pwmval>300)dir=0;
                if(led0pwmval==0)dir=1;                                                                                 
                TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);        //修改TIM3_CCR2 来控制占空比          
        }         
}