带你了解STM32：TIM定时器（第一部分）
讲解STM32中功能最强大、结构最复杂的一个外设——定时器
目录
0.STM32中功能最强大、结构最复杂的一个外设——定时器（四部分学习）
0.STM32中功能最强大、结构最复杂的一个外设——定时器（四部分学习）
第一部分：
主要是定时器基本定时的功能，定一个时间，然后让定时器每隔这个时间产生一个中断，来实现每隔一个固定时间执行一段时间的目的，比如：时钟、秒表、一些程序算法时
第二部分：
主要是定时器输出比较的功能，输出比较这个模块最常见的用途是产生PWM波形，用于驱动舵机、直流电机等设备
第三部分：
主要是定时器输入捕获的功能，使用输入捕获这个模块来实现测量方波频率的例子
第四部分：
主要是定时器的编码器接口，使用这个编码器接口，能够更加方便地读取正交编码器的输出波形，在编码电机测速中，应用非常广泛
1.TIM简介
TIM（Timer）定时器
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
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s（72M/65536/65536）的定时，如果觉得不够长，STM32的定时器还支持级联（一个定时器的输出当做另一个定时器的输入）的模式，级联一个后最大定时间就是59.62*65536*65536（八千多年），以此类推
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型
2.定时器类型
STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
3.基本定时器
时基单元：
预分频器：
写0，不分频（1分频），输出频率=输入频率=72MHz；写1，2分频，输出频率=输入频率/2=36MHz，写2，3分频，输出=输入/3，以此类推
即实际分频系数=预分频器的值+1，这个预分频器是16位，所以最大值可以为65535，也就是65536分频
计数器：
对预分频后的计数时钟进行计数，计数时钟每来一个上升沿，计数器的值就加1，这个计数器也是16位的，值可以从0一直加到65535，65535之后归0
自动重装寄存器：
存储目标值的寄存器，16位，存的是写入的计数目标，在运行的过程中，计数值不断自增，自动重装值是固定的目标，当计数值等于自动重装值时，也就是计时时间到，产生一个中断信号（更新中断），并且清零计数器
UI向上的箭头：
更新中断之后会通往NVIC，再配置好NVIC的定时器通道，这样定时器的更新中断就能够得到CPU的响应
U之后向下的箭头：
产生一个事件，这里对应的事件叫做“更新事件”，更新事件不会触发中断，但可以触发内部其他电路的工作
基本定时器定时中断的全流程：
从基准时钟，到预分频器，再到计数器，计数器计数自增，同时不断地与自动重装寄存器进行比较，计时器和自动重装寄存器的值相等时，即时间到，这时对产生一个更新中断和更新事件，CPU响应更新中断
4.通用定时器
不仅支持向上计数模式（计数器自增到重装值，重新计数）还支持向下计数模式（从重装值开始，向下自减，减到0之后，回到重装值同时申请中断）和中央对齐模式（从0开始，先向上自增，计到重装值申请中断，再向下自减，到0之后申请中断）
内外时钟源选择和主从触发模式的结构
时钟输入
通用时钟源不仅可以选择内部的72MHz时钟，还可以选择外部时钟，第一个外部时钟TIMx_ETR引脚上的外部时钟，接一个外部方波时钟，然后配置一下内部的极性选择、边沿检测和预分频器电路，再配置一下输入滤波电路，这些对输入的波形滤波整形，最后滤波后的信号，兵分两路，上面一路ETRF进入触发控制器，就跟着选择就可以选择作为时基单元的时钟（外部时钟模式2），下面一路到数据选择器，到TRGI当做外部时钟来使用，也可以选择作为时基单元的时钟（外部时钟模式1）
外部时钟模式1路径选择
ITR信号，这一部分的时钟信号是来自其他定时器的，从右边可以，这个主模式的输出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，通过这一路就可以实现定时器级联的功能。比如：先初始化TIM3，然后使用主模式把它的更新事件映射到TRGO上接着再初始化TIM2（这里选择ITR2），对应的就是TIM3的TRGO，选择外部时钟模式1，这样TIM3的更新事件就可以驱动TIM2的时基单元，也就实现了定时器的级联
TI1F_ED（ED（Edge）边沿的意思），连接的是输入捕获单元的CH1引脚，也就是从CH1引脚边沿获得时钟，上升沿下降沿均有效
TI1FP1和TI2FP2：时钟还能通过TI1FP1和TI2FP2获得，TI1FP1连接到CH1，TI2FP2连接到CH2
总结：
外部时钟模式1的输入可以是ETR引脚、其他定时器、CH1引脚边沿、CH1引脚和CH2引脚
外部时钟模式2使用外部时钟首选
定时器的编码器接口：
可以读取正交编码器的输出波形
TRGO：
定时器的主模式1输出，这部分电路可以把内部的一些事件映射到这个TRGO引脚上，比如：基本定时器。将更新事件映射到TRGO,用于触发DAC
输出比较电路和输入捕获电路
输出比较电路：总共有四个通道CH1~CH4引脚，可以用于输出PWM波形，驱动电机
输入捕获电路：也有四个通道CH1~CH4引脚，可以用于测输入方波的频率
中间的寄存器是共用的，因为输出比较电路和输入捕获电路，不能同时一起使用
5.高级定时器
重复次数计数器：
这个计数器可以实现每隔几个计数周期，才发生一次更新事件和更新中断
输出比较模块升级版：
DTG是死区生成电路
右边的引脚由原来的一个变为了两个互补的输出，可以输出一对互补的PWM波，这些电路是为了驱动三相无刷电机（四驱飞行器、电动车的后轮、电钻等）
BKIN（刹车输入功能的引脚）：产生刹车信号或者内部时钟失效，产生了故障，控制电路会自动切断电机的输出，防止意外的发生
6.定时中断基本结构
7.预分频器时序
计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)
8.计数器时序
计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
9.计数器无预装时序
10.计数器有预装时序
11.RCC时钟树
时钟产生电路
SYSCLK就是系统时钟
在时钟产生电路，有四个震荡源：内部的8MHz高速RC震荡器、外部的4-16MHz高速石英晶体振荡器（晶振）一般接8MHz、外部的32.768KHz低速晶振，这个一般给RTC提供时钟，内部的40KHz低速RC振荡器，这个可以给看门狗提供时钟。前面两个高速晶振，是用来提供系统时钟的AHB、APB2、APB1的时钟都是来源于这两个高速晶振
在Systemlnit函数里，ST是这样配置时钟的，首先它会启动内部时钟，选择内部8MHz为系统时钟，暂时以8MHz的时钟运行，然后在启动外部时钟，配置外部时钟到PLL锁相欢进行倍频，8MHz倍频9倍，得到72MHz，等到锁相环输出稳定后，选择锁相环输出为系统时钟，这样8MHz切换为72MHz
CSS：时钟安全系统。负责切换时钟的，它可以监测外部时钟的运行状态，一旦外部时钟失效，就会切换为内部时钟，防止程序卡死
时钟分配电路
首先系统时钟72MHz进入AHB总线，AHB总线一个预分频器，在SystemInit里配置的分配系数为1，AHB的时钟就是72MHz，进入APB1总线，这里配置的分配系数是2，所以APB1总线的时钟位36MHz，下面还有一条支路让36MHz乘2为72MHz，APB2的时钟和AHB一样，都是72MHz
12.定时器定时中断代码
第一步：按图接线到面包板上
第二步：复制OLED工程代码，模块化定时器代码
第三步：初始化定时器
初始化步骤：
1.RCC开启时钟，定时器的基准时钟和整个外设的工作时钟就都会同时打开了；2.选择时基单元的时钟源，对于定时中断，选择内部时钟源；3.配置时基单元，用一个结构体就可以；4.配置输出中断控制，允许更新中断输出到NVIC；5.配置NVIC，在NVIC中打开定时器中断的通道，并分配一个优先级；6.运行控制，整个模块配置完后，还需要使能计数器。之后还要写一个中断函数
定时器基本库函数
TIM_DeInit：恢复缺省配置
TIM_TimeBaseInit：时基单元初始化，参数（选择某个定时器，结构体（包含了配置时基单元的一些参数））
时基单元（结构体）参数：
CLockDivision：
指定时钟分频（滤波器子在工作时，会在一个固定的时钟频率f（时钟分频）下进行采样，如果连续N个采样点都为相同的电平，那就代表输入信号稳定，就把这个采样值输出，如果N个采样点不全都相同，那就说明信号有抖动，就保持上一个输出或低电平输出）；
CounterMode：
计数器模式（向上计数、向下计数、中央对齐）；
Period：
周期（ARR自动重装器的值）；
Prescaler：
PSC预分频器的值；
RepetitionCounter：
重复计数器的值
TIM_TimeBaseStructInit：给结构体变量赋一个默认值
TIM_Cmd：使能计数器，参数（选择定时器，新的状态（使能或失能））
TIM_ITConfig：使能中断输出信号，参数（选择定时器，选择配置哪个中断输出，新的状态（使能或失能））
TIM_InternalClockConfig：选择内部时钟，参数（选择定时器）
TIM_ITRxExternalClockConfig：选择其他定时器的时钟，参数（选择定时器，选择要接入哪个其他的定时器）
TIM_TIxExternalClockConfig：选择捕获通道的时钟，参数（选择定时器，选择定时器具有的某个引脚，输入的极性，滤波器）
TIM_ETRClockMode1Config：选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟，参数（选择定时器，外部触发预分频器，极性，滤波器）
TIM_ETRClockMode2Config：选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟，参数（选择定时器，外部触发预分频器，极性，滤波器）
TIM_ETRConfig：：单独配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数
TIM_PrescalerConfig：单独写预分频值的，参数（选择定时器，要写入的预分频值，写入模式）
TIM_CounterModeConfig：改变计数器的计数模式，参数（选择定时器，选择新的计数器模式）
TIM_ARRPreloadConfig：自动重装器预装功能配置，参数（选择定时器，新的状态（使能或失能））
TIM_SetCounter：给计数器写入一个值，参数（选择定时器，值）
TIM_SetAutoreload：给自动重装器写入一个值
TIM_GetCounter：获取当前计数器的值
TIM_GetPrescaler：获取当前预分频器的值
获取标志位和清除标志位的函数
前两个函数，在主程序查看和清除标志位，第一个可以获取指定的标志位是否被置为1，第二个可以对置1的标志位进行清除
后两个函数，在中断函数里查看和清除标志位，第一个获取中断标志位是否被置1，第二个清除中断挂起标志位
第四步：写中断函数和头文件声明
第五步：主函数调用
复位后计数会从1开始，因为TIM_TimeBaseInit函数的最后一句是TIMx->EGR = TIM_PSCReloadMode_Immediate（生成一个更新事件，来重新装载预分频器和重复计数器的值）这一句加上是因为预分频器是有一个缓冲寄存器的，写的值只有在更新事件时，才会真正起作用，所以为了让值立刻起作用，就在最后手动生成一个更新事件，这样的副作用就会造成更新事件和更新中断同时发生，相当于复位的时候中断函数在初始化之后就立刻进入了一次，所以复位后会从1开始。解决办法在定时器模块里TIM_TimeBaseInit函数后面调用清除标志位的函数
13.定时器外部时钟代码
第一步：按图接线到面包板上
第二步：复制定时器定时中断代码，改名为本工程名
第三步：修改代码，将内部时钟改为外部时钟
Timer.c
Timer.h
main.c
14.定时器基本定时的功能相关库函数
TIM_DeInit：恢复缺省配置
TIM_TimeBaseInit：时基单元初始化，参数（选择某个定时器，结构体（包含了配置时基单元的一些参数））
时基单元（结构体）参数：
CLockDivision：
指定时钟分频（滤波器子在工作时，会在一个固定的时钟频率f（时钟分频）下进行采样，如果连续N个采样点都为相同的电平，那就代表输入信号稳定，就把这个采样值输出，如果N个采样点不全都相同，那就说明信号有抖动，就保持上一个输出或低电平输出）；
CounterMode：
计数器模式（向上计数、向下计数、中央对齐）；
Period：
周期（ARR自动重装器的值）；
Prescaler：
PSC预分频器的值；
RepetitionCounter：
重复计数器的值
TIM_TimeBaseStructInit：给结构体变量赋一个默认值
TIM_Cmd：使能计数器，参数（选择定时器，新的状态（使能或失能））
TIM_ITConfig：使能中断输出信号，参数（选择定时器，选择配置哪个中断输出，新的状态（使能或失能））
TIM_InternalClockConfig：选择内部时钟，参数（选择定时器）
TIM_ITRxExternalClockConfig：选择其他定时器的时钟，参数（选择定时器，选择要接入哪个其他的定时器）
TIM_TIxExternalClockConfig：选择捕获通道的时钟，参数（选择定时器，选择定时器具有的某个引脚，输入的极性，滤波器）
TIM_ETRClockMode1Config：选择ETR通过外部时钟模式1输入的时钟，参数（选择定时器，外部触发预分频器，极性，滤波器）
TIM_ETRClockMode2Config：选择ETR通过外部时钟模式2输入的时钟，参数（选择定时器，外部触发预分频器，极性，滤波器）
TIM_ETRConfig：：单独配置ETR引脚的预分频器、极性、滤波器这些参数
TIM_PrescalerConfig：单独写预分频值的，参数（选择定时器，要写入的预分频值，写入模式）
TIM_CounterModeConfig：改变计数器的计数模式，参数（选择定时器，选择新的计数器模式）
TIM_ARRPreloadConfig：自动重装器预装功能配置，参数（选择定时器，新的状态（使能或失能））
TIM_SetCounter：给计数器写入一个值，参数（选择定时器，值）
TIM_SetAutoreload：给自动重装器写入一个值
TIM_GetCounter：获取当前计数器的值
TIM_GetPrescaler：获取当前预分频器的值
获取标志位和清除标志位的函数
前两个函数，在主程序查看和清除标志位，第一个可以获取指定的标志位是否被置为1，第二个可以对置1的标志位进行清除
后两个函数，在中断函数里查看和清除标志位，第一个获取中断标志位是否被置1，第二个清除中断挂起标志位
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