STM32F103通用定时器的基本原理是什么

　　一。通用定时器的基本原理
　　1.三种STM32定时器区别
　　
　　2.通用定时器功能特点描述
　　（1）STM32 的通用 TIMx （TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5）定时器功能特点包括：
　　①位于低速的APB1总线上（APB1）
　　②16 位向上、向下、向上/向下（中心对齐）计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）。
　　③16 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。
　　④4 个独立通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为： （每个定时器都有四个通道，互不影响）
　　输入捕获
　　输出比较
　　PWM 生成（边缘或中间对齐模式）
　　单脉冲模式输出
　　⑥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。
　　⑦如下事件发生时产生中断/DMA（6个独立的IRQ/DMA请求生成器）：
　　1）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）
　　2）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）
　　3）输入捕获
　　4）输出比较
　　5）支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路
　　6）触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
　　⑧STM32 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。
　　⑨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。
　　3.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。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　二。定时器中断
　　1.时钟选择
　　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）
　　2.内部时钟选择（默认为内部时钟）
　　
　　3.时钟计算方法
　　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，STM32 中除非 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。
　　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。
　　默认调用SystemInit函数情况下：
　　SYSCLK=72M
　　AHB时钟=72M
　　APB1时钟=36M
　　所以APB1的分频系数=AHB/APB1时钟=2
　　所以，通用定时器时钟CK_INT=2*36M=72M
　　4.定时器中断实验相关寄存器
　　（1）计数器当前值寄存器CNT
　　（2）预分频寄存器TIMx_PSC
　　（3）自动重装载寄存器（TIMx_ARR）
　　（4）控制寄存器1（TIMx_CR1）
　　（5）DMA中断使能寄存器（TIMx_DIER）
　　5.常用库函数
　　（1）定时器参数初始化：
　　void TIM_TimeBaseInit（TIM_TypeDef* TIMx， TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct）;
　　typedef struct
　　{
　　uint16_t TIM_Prescaler; //设置分频系数，PSC
　　uint16_t TIM_CounterMode; //设置技术方式【向上计数，向下计数，中央对齐计数】
　　uint16_t TIM_Period; //设置自动重装计数周期值，就是ARR
　　uint16_t TIM_ClockDivision; //设置时钟分频因子
　　uint8_t TIM_RepetitionCounter;//高级定时器才用
　　} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
　　（2）定时器使能函数
　　void TIM_Cmd（TIM_TypeDef* TIMx， FunctionalState NewState）
　　（3）定时器中断使能函数：
　　void TIM_ITConfig（TIM_TypeDef* TIMx， uint16_t TIM_IT， FunctionalState NewState）;
　　（4）状态标志位获取和清除：
　　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）;//自动判断是否触发中断
　　void TIM_ClearITPendingBit（TIM_TypeDef* TIMx， uint16_t TIM_IT）;
　　6.定时器中断实现步骤
　　①能定时器时钟。
　　RCC_APB1PeriphClockCmd（）;
　　②初始化定时器，配置ARR，PSC。
　　TIM_TimeBaseInit（）;
　　③开启定时器中断，配置NVIC。
　　void TIM_ITConfig（）;//可设置允许中断更新
　　NVIC_Init（）;
　　④使能定时器。
　　TIM_Cmd（）;//允许TIMx工作
　　⑤编写中断服务函数。
　　TIMx_IRQHandler（）;//主要清除中断标志位
　　7.定时时间计算公式
　　Tout= （（arr+1）*（psc+1））/Tclk
　　其中：
　　Tclk： TIMx 的输入时钟频率（单位为 Mhz）
　　Tout： TIM3x溢出时间（单位为 us）
　　psc：分频系数
　　arr：自动重装值
　　【psc+arr：一般设置为入口参数，用于调节定时周期】
　　三。定时器输出PWM
　　1.PWM 简介
　　STM32 的定时器除了TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4路的 PWM 输出，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出！
　　要使 STM32 的高级定时器 TIM1 产生 PWM 输出，除了上一章介绍的几个寄存器（ARR、PSC、 CR1 等） 外，我们还会用到 4 个寄存器（通用定时器则只需要 3 个），来控制 PWM 的输出。这四个寄存器分别是：捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）、捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）、捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4） 以及刹车和死区寄存器（TIMx_BDTR）。接下来我们简单介绍一下这四个寄存器。
　　2.STM32 PWM工作过程示意图
　　
　　
　　CCR1：捕获比较（值）寄存器（x=1，2，3，4）：设置比较值。
　　CCMR1： OC1M［2:0］位： 对于PWM方式下，用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】
　　CCER:CC1P位：输入/捕获1输出极性。0：高电平有效，1：低电平有效。
　　CCER:CC1E位：输入/捕获1输出使能。0：关闭，1：打开。
　　PWM模式1 & PWM模式2的比较：输出电平的极性相反
　　3.STM32 PWM
　　
　　void TIM_OC2PreloadConfig（TIM_TypeDef* TIMx， uint16_t TIM_OCPreload）;
　　void TIM_ARRPreloadConfig（TIM_TypeDef* TIMx， FunctionalState NewState）;
　　4.自动重载的预装载寄存器
　　void TIM_ARRPreloadConfig（TIM_TypeDef* TIMx， FunctionalState NewState）;
　　功能：简单的说，ARPE=1，ARR立即生效。..。.APRE=0，ARR下个比较周期生效。
　　5.PWM输出库函数
　　（1）PWM配置初始函数：void TIM_OCxInit（TIM_TypeDef* TIMx， TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct）;
　　typedef struct
　　{
　　uint16_t TIM_OCMode; //PWM模式1或者模式2
　　uint16_t TIM_OutputState; //输出使能 OR使能
　　uint16_t TIM_OutputNState;
　　uint16_t TIM_Pulse; //比较值，写CCRx
　　uint16_t TIM_OCPolarity; //比较输出极性
　　uint16_t TIM_OCNPolarity;
　　uint16_t TIM_OCIdleState;
　　uint16_t TIM_OCNIdleState;
　　} TIM_OCInitTypeDef;//可以只给上述四个成员赋值就行，其他的参数 TIM_OutputNState， TIM_OCNPolarity， TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是
　　高级定时器 TIM1 和 TIM8 才用到的
　　（2）设置比较值函数
　　void TIM_SetCompareX（TIM_TypeDef* TIMx， uint16_t Compare2）;
　　（3）使能输出比较预装载
　　void TIM_OC2PreloadConfig（TIM_TypeDef* TIMx， uint16_t TIM_OCPreload）;
　　（4）使能自动重装载的预装载寄存器允许位
　　void TIM_ARRPreloadConfig（TIM_TypeDef* TIMx， FunctionalState NewState）;
　　6.PWM输出配置步骤
　　①使能定时器和相关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（）;// PWM 模式及通道方向
　　⑥使能预装载寄存器： TIM_OC2PreloadConfig（TIM3， TIM_OCPreload_Enable）;
　　⑦ 使能定时器。TIM_Cmd（）;
　　注：设置 MOE 输出，使能 PWM 输出
　　普通定时器在完成以上设置了之后， 就可以输出 PWM 了，但是高级定时器，还需要使能刹车和死区寄存器（TIM1_BDTR）的 MOE 位，以使能整个 OCx（即 PWM）输出。
　　TIM_CtrlPWMOutputs（TIM1，ENABLE）;// MOE 主输出使能
　　⑧ 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果：TIM_SetCompare2（）;//修改 TIM1_CCR1 来控制占空比
　　定时器中断+PWM初始化产生 源码：
　　#include “timer.h”
　　#include “LED.h”
　　#include “stm32f10x.h”
　　//arr：自动重装值
　　//pre：预分频系数
　　void TIM3_Int_Init（u16 arr，u16 pre）
　　{
　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
　　NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
　　RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3，ENABLE）;//使能TIM3的时钟，挂载在APB1上
　　//初始化时钟
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//时钟分割
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;//自动重装值
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = pre;//预分频
　　TIM_TimeBaseInit（TIM3，&TIM_TimeBaseInitStruct）;
　　//开启定时器中断，配置NVIC
　　TIM_ITConfig（TIM3，TIM_IT_Update，ENABLE）;//允许更新中断
　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;//TIM3中断
　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
　　NVIC_Init（&NVIC_InitStruct）;
　　TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）;//使能定时器3
　　}
　　void TIM3_IRQHandler（void）
　　{
　　if（TIM_GetITStatus（TIM3，TIM_IT_Update））
　　{
　　TIM_ClearITPendingBit（TIM3，TIM_IT_Update）;
　　LED0 = ！LED0;
　　}
　　}
　　//TIM1_CH1---》PA8：默认复用功能--部分重映射
　　void TIM1_PWM_Init（u16 arr，u16 pre）
　　{
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
　　TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_TIM1，ENABLE）;//使能TIM3的时钟，挂载在APB1上
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA，ENABLE）;
　　//初始化PA8
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
　　GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;
　　//初始化定时器
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//时钟分割
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;//自动重装值
　　TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = pre;//预分频
　　TIM_TimeBaseInit（TIM1，&TIM_TimeBaseInitStruct）;
　　//初始化PWM设置
　　TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;//设置为 脉宽调制模式2
　　TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出极性高
　　TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//比较输出使能
　　TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//设置待装入捕获比较器的脉冲值
　　TIM_OC1Init（TIM1，&TIM_OCInitStruct）;//初始化外设TIM1
　　//MOE 主输出使能
　　TIM_CtrlPWMOutputs（TIM1，ENABLE）;
　　//使能预装载寄存器
　　TIM_OC1PreloadConfig（TIM1，TIM_OCPreload_Enable）;
　　//使能TIM1在ARR上的预装载寄存器
　　TIM_ARRPreloadConfig（TIM1，ENABLE）;
　　//使能定时器TIM1
　　TIM_Cmd（TIM1，ENABLE）;
　　}