通用定时器原理及代码讲解

e芯凌

向下计数模式（时钟分频因子=1）

向上计数模式（时钟分频因子=1）

中央对齐计数模式（时钟分频因子=1  ARR=6）

计数器当前值寄存器CNT

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。

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。

自动重装载寄存器（TIMx_ARR）

控制寄存器1（TIMx_CR1）

首先我们来看看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。 从第 8 和第 9 位可以看出，我们还可以设置定时器的时钟分频因子为1,2,4。

DMA中断使能寄存器（TIMx_DIER）

这里我们同样仅关心它的第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。

1） TIM3 时钟使能。
TIM3 是挂载在 APB1 之下，所以我们通过 APB1 总线下的使能使能函数来使能 TIM3。调用的函数是：

1. 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。
在库函数中，定时器的初始化参数是通过初始化函数 TIM_TimeBaseInit 实现的：

1. 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，下面我们看看这个结构体的定义：

1. typedef struct
   
2. {
   
3. uint16_t TIM_Prescaler;
   
4. uint16_t TIM_CounterMode;
   
5. uint16_t TIM_Period;
   
6. uint16_t TIM_ClockDivision;
   
7. uint8_t TIM_RepetitionCounter;
   
8. } TIM_TimeBaseInitTypeDef;

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这个结构体一共有 5 个成员变量，要说明的是，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，这里不多解释。第一个参数 TIM_Prescaler 是用来设置分频系数的，刚才上面有讲解。第二个参数 TIM_CounterMode 是用来设置计数方式，上面讲解过，可以设置为向上计数，向下计数方式还有中央对齐计数方式， 比较常用的是向上计数模式 TIM_CounterMode_Up 和向下计数模式 TIM_CounterMode_Down。第三个参数是设置自动重载计数周期值，这在前面也已经讲解过。第四个参数是用来设置时钟分频因子。针对 TIM3 初始化范例代码格式：

1. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
   
2. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000;
   
3. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199;
   
4. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
   
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
   
6. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

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3） 设置 TIM3_DIER 允许更新中断。因为我们要使用 TIM3 的更新中断， 寄存器的相应位便可使能更新中断。 在库函数里面定时器中断使能是通过 TIM_ITConfig 函数来实现的：

1. 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。例如我们要使能 TIM3 的更新中断，格式为：

1. 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。之前多次讲解到用 NVIC_Init 函数实现中断优先级的设置，这里就不重复讲解。
5） 允许 TIM3 工作，也就是使能 TIM3。
光配置好定时器还不行，没有开启定时器，照样不能用。我们在配置完后要开启定时器，通过 TIM3_CR1 的 CEN 位来设置。 在固件库里面使能定时器的函数是通过 TIM_Cmd 函数来实
现的：

1. void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

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这个函数非常简单，比如我们要使能定时器 3， 方法为：

1. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIMx 外设

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6） 编写中断服务函数。

1. ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t)

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该函数的作用是，判断定时器 TIMx 的中断类型 TIM_IT 是否发生中断。 比如，我们要判断定时器 3 是否发生更新（溢出）中断，方法为：

1. 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：

1. 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。 使用起来非常简单，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：

1. TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );

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timer.h

1. #ifndef __TIM_H
   
2. #define __TIM_H
   
3. 
   
4. #include "sys.h"
   
5. 
   
6. void TIM3_Init(u16 arr,u16 psc);
   
7. 
   
8. #endif
   

复制代码

timer.c

1. #include "time.h"
   
2. #include "led.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. void TIM3_Init(u16 arr,u16 psc)
   
6. {
   
7.        
   
8.         TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitstruct;
   
9.          NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
10.        
    
11.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
    
12.        
    
13.         TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    
14.         TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    
15.         TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Period=arr;
    
16.         TIM_TimeBaseInitstruct.TIM_Prescaler=psc;
    
17.         TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitstruct);
    
18.        
    
19.         TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
    
20.        
    
21.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;                        //使能按键TIME3所在的中断通道
    
22.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;        //抢占优先级2，
    
23.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03;                                        //子优先级3
    
24.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                                //使能TIM3中断通道
    
25.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
26. 
    
27.         TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    
28.        
    
29.        
    
30. }
    
31. 
    
32. 
    
33. void TIM3_IRQHandler()
    
34. {
    
35.         if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
    
36. {
    
37.         LED1=!LED1;
    
38.         TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );
    
39.        
    
40. }       
    
41.        
    
42. }

复制代码

main.c

1. #include "stm32f10x.h"
   
2. #include "led.h"
   
3. #include "delay.h"
   
4. #include "time.h"
   
5. 
   
6. int main()
   
7. {
   
8. delay_init();
   
9. LED_Init();       
   
10. TIM3_Init(4999,7199);//500ms  一开始有这个警告implicit declaration of function "TIM_Init"is invalid in c99，（也能编译成功）莫名其妙没有了
    
11. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);       
    
12. while(1)
    
13. {
    
14.        
    
15.         LED0=!LED0;
    
16.         delay_ms(200);
    
17.        
    
18. }       
    
19.        
    
20. }
    

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在前面时钟系统部分我们讲解过， 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：
Tout= ((arr+1)*(psc+1))/Tclk；
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）。

根据上面的公式，我们可以算出中断
溢出时间为 500ms，即 Tout= ((4999+1)*( 7199+1))/72=500000us=500ms。

szczyb1314

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