说起PWM我们肯定不可避免的谈及定时器,接下来我们来对定时器进行详细的了解. 

本文章是观看一些视频及文章之后的见解,如有错误请及时指正,文章引载内容有STM32——TIM定时器（附代码）_定时器程序代码-CSDN博客

1.定时器的工作原理

当定时器开始工作时，定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断或事件。

        中断：中断会通往NVIC，再配置NVIC的定时器通道，那么定时器的更新中断就能够得到CPU的响应了。

        事件：更新事件不会触发中断，但是会触发其他电路（外设）的工作。不用CPU干预，实现了硬件自动化。

2.定时器的基本单元

定时器的基本单元也称时基单元，由计数器（CNT，Counter）、预分频器（PSC,Prescaler）、自动重装寄存器（ARR，AutoReloadRegister）组成。

自动重装器：就是计数的目标值，计多少个时钟申请中断。当计数值=自动重装寄存器的值时，就是计时时间到了，自动重装寄存器会产生一个中断信号，并且清0计数器。计数器自动开始下一次的计数计时。比如自动重装器设置为10，当计数器累加到10时，申请中断，并且

计数器清0。

时基单元的结构图如下

3.定时器的分类

stm32c8t6的定时器TIM1 TIM2 TIM3 TIM4

时钟源输入

• 内部时钟（CK_INT）：来自APB总线（默认72MHz)

• 外部时钟：

  • 外部时钟模式2：外部触发输入(ETR) 

• 其他定时器：级联时使用

预分频(PSC)

时钟信号经过预分频器（TIMx_PSC）分频：

• 分频系数 = PSC + 1
  例如：PSC=71 →计数器的频率: 系统时钟/(预分频+1)  72MHz / (71+1) = 1MHz。                  72MHz=72000,000Hz

• 预分频写1就是2分频, 若预分频器16位所以最大值位65535

计数器(CNT): 每来一个上升沿就加一

• 向上计数：从0到ARR值，溢出时触发中断或DMA。

• 向下计数：从ARR值到0。

• 中央对齐：先向上到ARR，再向下到0（用于对称PWM）。

• 若其也为16位65565, 从0加到65535,后面又从0开始

自动重装载(ARR)

计数器达到ARR值时：

• 自动复位到0（或初始值）。

• 可触发更新事件（UEV），产生中断/DMA请求。

比较/捕获寄存器（TIMx_CCRx）

• 输出比较模式：当计数器（CNT）的值与CCR值匹配时，触发引脚电平翻转（生成PWM）。

• 输入捕获模式：信号边沿到来时，将当前CNT值存入CCR（用于测量脉宽）。

1.基本定时器

基本流程：TIM时钟→预分频器→计数器（计数器计数自增，同时不断地与自动重装寄存器进行比较，它俩值相等时，即计时时间到，这时会产生一个更新中断or更新事件。CPU响应更新中断，就完成了定时中断的任务。）

注：UI表示中断或DMA输出，U表示事件；基本定时器的时钟源只有内部时钟（72MHZ），没有外部时钟。

2.通用定时器

与基本定时器相比，通用定时器的时钟源就比较多了，分别有：RCC内部时钟、ETR外部时钟、ITRx其他定时器、TIx_CHX捕获通道。

• TIMx_ETR引脚上的外部时钟

stm32F103的单片机的ETR(External)引脚的位置对应的是PA0。可以在ETR引脚接一个外部方波时钟，然后配置下内部的极性选择、边沿检测、和预分频器，再配置输入滤波电路，对外部时钟电路进行一定的整形。滤波后的信号兵分两路，上面一路ETRF进入触发控制器，紧跟着就可以选择作为时基单元的时钟了，如果想在ETR外部引脚提供时钟，或者想对ETR进行计数，把这个定时器当做计数器来使用，那就可以配置这一路的电路，这一路也叫“外部时钟模式2”（橙色线）.

• TRGI(Trigger In)

除了外部ETR引脚可以提供时钟外，下面还有一路可以提供时钟，就是TRGI(Trigger In)，主要是用作触发输入来使用的，触发输入可以触发定时器的从模式，TRGI也可以作为外部时钟使用，当这个TRGI当做外部时钟来使用的时候，这一路就叫做“外部时钟模式1”（红色线）。

• ITR信号

这一部分的时钟信号是来自其他定时器的，图右边可以看出，主模式的TRGO可以通向其他定时器，通向其他定时器的时候，就接到了其他定时器的ITR引脚上了，ITR0~ITR3分别来自其他4个定时器的TRGO输出（定时器与定时器相连，实现定时器级联的功能）（绿色线）。

如：初始化TIM3，使用主模式把TIM3的更新事件映射到TRGO上，接着初始化TIM2，这里选择ITR2，对应的就是TIM3的TRGO。（TIM3的TRGO接到TIM2的ITR2上）这样TIM3的更新事件就可以驱动TIM2的时基单元，就实现了定时器级联。

• TI1F_ED

ED(Edge，边沿)连接的是输入捕获单元的CH1引脚,也就是从CH1（channel 1，通道1）引脚获得时钟（紫色线）。

补充：还有两个时钟源：TI1FP1连接到CH1引脚的时钟，TI2FP2连接到CH2引脚的时钟。

4.定时器的关键模式

• 输出比较模式（PWM模式）
• 输入捕获模式
• 编码器接口模式（编码器接口测速）

定时器的整体工作流程

•  开启时钟
• 选择时钟源(内部时钟或外部时钟)
• 配置时基单元(预分配器PSC，计数器-向上计数/向下计数CNT，自动重转载器ARR)         (对时钟源进行分频;分频后得到的新的时钟源作为计数器的输入，驱动计数器计数;计数器计数时，不断对比自动重装寄存器的数值，如果计数值=自动重装寄存器的值，计数器清0，产生中断与事件。)
• 清除TIMX的更新标志位
• 配置输出中断控制(用于启用或禁用指定的TIM中断)。
• 配置NVIC
• 启动定时器

下图是定时器中断的简单结构图:

定时器的相关公式

• 计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)

        CK_PSC为时钟源的频率，(PSC + 1)分频系数，如：CK_PSC为内部主时钟72Mhz，PSC + 1分频系数为2，得到的计数器计数频率为72Mhz/2=36Mhz。

        为什么是PSC+1而不是PSC？因为规定分频是从0开始，如0分频就是不分频，PSC=1代表二分频，依次类推...只是大家都习惯这样，这里需要注意下。

• 定时器计数一次的时间: 1 / CK_CNT
• 计数器溢出频率：CKCNTOV = CK_CNT / (ARR + 1)= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

        举例：现在预分频PSC=1，即二分频，主频72MHZ，二分频就是36MHZ（1秒跳36M次）,ARR+1=10，就表明，跳10次，自动清零，并从零开始重新计数。计数器的溢出频率为72M/2/10=3.6Mhz,溢出时间为1/3.6Mhz。

 5.定时器的输出比较模式(OC)

输出PWM波形

1.OC介绍

2.PWM介绍(有单独的一章)

STM32——PWM原理及应用-CSDN博客

控制舵机,电机

6.定时器的输入捕获模式(IC)

1.IC的介绍

• 指定电平跳变：程序手动设置上升沿还是下降沿触发
• 与OC区别：OC是比较CCR与CNT的值来输出PWM波，IC则是类似于中断一样，出现电平跳变这样的信号就会使CCR=CNT，CNT继续计数，直到下一次电平跳变信号出现，再次使CCR=CNT，使原来的CCR被新的CCR值覆盖，然后对多次不同的CCR处理来测频率，占空比等等数值

2.频率测量法

3.输入捕获电路

7.定时器的编码器接口模式

8.代码部分

1.PWM驱动

2.输入捕获

3.编码器接口测速