1. STM32上定時器的分類

前面學習了STM32系統定時器SysTick，它的主要作用是為OS提供系統滴答，當然我們也可以利用它實現了精準延時。在STM32單片機中，除了屬于CM3內核中的一個外設的系統定時器外，還有幾個屬于片上外設的定時器：基本定時器(TIM6和TIM7)、通用定時器(TIM2/3/4/5)和高級定時器(TIM1和TIM8)。強調，這里指的是除互聯型的STM32F1系列單片機。 

它們各自具有的功能特點可以詳見《STM32中文參考手冊_V10.pdf》-P298，這里簡單描述： 

(1)基本定時器(TIM6和TIM7)：16位的只能向上計數的定時器，只能實現定時，沒有外部IO通道與它關聯。 

(2)通用定時器(TIM2/3/4/5)：16位的可向上或者向下、向上/向下的定時器，除了能實現定時功能，還可以實現輸入捕獲、輸出比較功能(PWM)，每個定時器有4個外部IO通道與它關聯。 

(3)高級定時器(TIM1和TIM8)：16位的可向上或者向下、向上/向下的定時器，除了能實現定時功能，還可以實現輸入捕獲、輸出比較功能(PWM)、輸出互補等專用功能，每個定時器有4個外部IO通道與它關聯。 

今天先學習基本定時器。 

個人在學習定時器時的想法：定時超時能產生中斷信號，本能反應，它涉及到中斷編程就有可能涉及到設置NVIC(中斷源優先級相關)和EXTI(外部中斷/事件線EXTI0/1…/15相關)，在前面實現SysTick定時編程中，由于SysTick并非片上外設所以并不需要設置NVIC，而STM32中非SysTick的定時器都屬于片上外設，所以自然是要設置NVIC；EXTI是設置外部中斷/事件線的，它必須關聯于某個對應的IO引腳，在SysTick定時編程中不需要設置，在這里同樣不需要設置。

2. 基本定時器的時基

定時器的基本功能是定時，定時的核心則是時基，看基本定時器的框圖， 

2.1 時鐘源CK_INT

定時器的學習，從時鐘源說起，也就是圖中的TIMxCLK。在時鐘樹中， 

定時器2~7的時鐘源是這樣確定的：如果PCLK1的預分頻系數為1，則它們的時鐘源為PCLK1，否則它們的時鐘源為PCLK1的2倍。PCLK1在前面的配置中，已經將APB1的預分頻系數設置為2，即PCLK1為36MHz，所以定時器2~7的時鐘源 = TIMxCLK = 72MHz。

2.2 計數器時鐘CK_CNT

TIMxCLK經過PSC預分頻器之后為CK_INT，作為CNT計數器的計數時鐘。PSC可以對定時器時鐘TIMxCLK進行1~65535之間任何一個數進行分頻，CK_CNT = TIMxCLK / (PSC + 1)。PSC的值設置于TIMx_PSC寄存器。

2.3 計數器CNT

CNT是一個16位的計數器，只能往上遞增計數，不能超過65535，當計數達到自動重裝載寄存器里的數值時產生更新事件，CNT清零并從頭開始計數，如果使能了中斷的話，定時器還會產生溢出中斷。使能的中斷項有TIM_IT_Update等，詳細見下面TIM_ITConfig()函數的講解。CNT的值設置于TIMx_CNT寄存器。

2.4 自動重裝寄存器ARR

ARR是一個16位的寄存器，里面裝著計數器能計數的最大數值。ARR值設置于TIMx_ARR寄存器。

2.5 定時時間的計算

了解了定時器的運行時基，定時時間計算就很容易了。定時器的定時時間等于計時器的中斷產生周期乘以中斷的次數。定時器計一個數的時間是1 / CK_CNT，產生一次中斷需要的時間是ARR / CK_CNT，利用產生多次中斷即可延時多個中斷產生所需要的時間。

定時器還有TIMx_CR1和TIMx_CR2控制寄存器、TIMx_DIER中斷使能寄存器、TIMx_SR狀態寄存器，TIMx_EGR事件產生寄存器，具體意義詳見參考手冊，因為是使用標準庫編程，所以不再贅述。

編程常用的庫函數有： 

(1)使能/失能定時器中斷

TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)

1

參數1：TIMx的取值為TIM[1…8] 

參數2：表示超時后產生的中斷類型，有更新事件中斷TIM_IT_Update、TIM_IT_CCx[x=1..4]、TIM_IT_COM、TIM_IT_Trigger、TIM_IT_Break 

基本定時器定時取TIM_IT_Update即可。 

參數3：NewState即為DISABLE / ENABLE 

(2)清除中斷標志位

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

1

參數1：TIMx的取值為TIM[1…8] 

參數2：表示超時后產生的中斷類型，有更新事件中斷TIM_IT_Update、TIM_IT_CCx[x=1..4]、TIM_IT_COM、TIM_IT_Trigger、TIM_IT_Break 

(3)使能/失能計數器

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

1

參數1：TIMx的取值為TIM[1…8] 

參數2：NewState即為DISABLE / ENABLE 

(4)開啟/關閉定時器的時鐘

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState)

1

定時器6是掛接在APB1總線上的，所以要開啟該定時器的時鐘需要調用RCC_APB1PeriphClockCmd函數 

參數1：

RCC_APB1Periph_TIM2, RCC_APB1Periph_TIM3, RCC_APB1Periph_TIM4,

RCC_APB1Periph_TIM5, RCC_APB1Periph_TIM6, RCC_APB1Periph_TIM7,

RCC_APB1Periph_WWDG, RCC_APB1Periph_SPI2, RCC_APB1Periph_SPI3,

RCC_APB1Periph_USART2, RCC_APB1Periph_USART3, RCC_APB1Periph_USART4, 

RCC_APB1Periph_USART5, RCC_APB1Periph_I2C1, RCC_APB1Periph_I2C2,

RCC_APB1Periph_USB, RCC_APB1Periph_CAN1, RCC_APB1Periph_BKP,

RCC_APB1Periph_PWR, RCC_APB1Periph_DAC, RCC_APB1Periph_CEC,

RCC_APB1Periph_TIM12, RCC_APB1Periph_TIM13, RCC_APB1Periph_TIM14可選

參數2：NewState即為DISABLE / ENABLE

3. 基本定時器描述結構體

在標準外設庫中的stm32f10x_tim.h中有對定時器描述的4個結構體： 

(1)時基初始化結構體TIM_TimeBaseInitTypeDef 

(2)輸出比較功能初始化結構體TIM_OCInitTypeDef 

(3)輸入捕獲功能初始化結構體TIM_ICInitTypeDef 

(4)剎車和死區功能初始化結構體TIM_BDTRInitTypeDef 

基本定時器需要用到的描述結構體只是第(1)個TIM_TimeBaseInitTypeDef：

typedef struct

{

  uint16_t TIM_Prescaler;        //預分頻器

  uint16_t TIM_CounterMode;      //計數模式，向上/向下

  uint16_t TIM_Period;           //定時器周期

  uint16_t TIM_ClockDivision;    //時鐘分頻

  uint8_t TIM_RepetitionCounter; //重復計數器，利用它可以控制pwm個數，高級定時器用

} TIM_TimeBaseInitTypeDef;   

(1)TIM_Prescaler：定時器預分頻設置，定時器的時鐘是經過預分頻后時鐘源CK_INT，它操作的是TIMx_PSC寄存器的值，可設置的范圍為0~65535，注意TIMx_PSC會自動對設置值加1，所以實現的是1~65536分頻 

(2)TIM_CounterMode：定時器計數方式，取值可為：

#define TIM_CounterMode_Up                 ((uint16_t)0x0000)   //向上

#define TIM_CounterMode_Down               ((uint16_t)0x0010)   //向下    

#define TIM_CounterMode_CenterAligned1     ((uint16_t)0x0020)   //中間對齊1

#define TIM_CounterMode_CenterAligned2     ((uint16_t)0x0040)   //中間對齊2

#define TIM_CounterMode_CenterAligned3     ((uint16_t)0x0060)   //中間對齊3

基本定時器只能向上計數，即TIMx_CNT只能從0開始遞增，所以不需要對此值進行初始化 

(3)TIM_Period：定時器周期，即設定自動重裝載寄存器TIMx_ARR的值。設置值的范圍是0~65536 

(4)TIM_ClockDivision：時鐘分頻設置，設置定時器時鐘CK_INT頻率與數字濾波器采樣時鐘頻率分拼比，基本定時器沒有這功能，不管 

(5)TIM_RepetitionCounter：重復計數器，高級定時器TIM1和TIM8才具有的功能，控制輸出PWM波的輸出個數 

TIM_TimeBaseInitTypeDef結構體雖然有5個成員，但是對于基本定時器只需要設置TIM_Prescaler和TIM_Period。

4. 編程實踐

實現功能：利用基本定時器TIM6定時1S，超時則反轉兩個板載LED燈的狀態。 

(1)開啟TIM6定時器的時鐘 

(2)初始化定時器時基描述結構 

(3)使能TIM6的更新中斷 

(4)開啟定時器 

(5)中斷服務函數 

硬件平臺是正點原子的miniSTM32開發板。

BaseTIM.h：

#ifndef __BASETIM_H__

#define __BASETIM_H__

#include "stm32f10x_conf.h"

void Led_CfgInit(void);

void BaseTIM_CfgInit(void);

void NVIC_CfgInit(void);

#endif /* __BASETIM_H__ */

main.c中，初始化外接LED燈的GPIO：

//PA8-->LED0,PD2-->LED1

void Led_CfgInit(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitTypeStu;

    //開啟PA和PD的時鐘

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

    //PA8為推挽輸出

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitTypeStu);

    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);             //初始化滅燈

    //PD2為推挽輸出

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitTypeStu);

    GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);           //初始化亮燈

}

初始化定時器的時基描述結構體：

//設置中斷產生間隔為1ms，CLK_INT=72，預分頻系數 = 1000

void BaseTIM_CfgInit(void)

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStu;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE); 

    TIM_TimeBaseInitStu.TIM_Prescaler = 1000;           //預分頻系數

    TIM_TimeBaseInitStu.TIM_Period = 72 - 1;            //重裝載值  

    TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseInitStu);

    //注意要開啟定時器中斷，這里使用更新事件中斷

    TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);

    //開啟計數器

    TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);

}

初始化NVIC結構體：

void NVIC_CfgInit(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStu;

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);     //設置中斷分組寄存器

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannel = TIM6_IRQn;           //外部中斷線，定時器6

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //搶占優先級

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;        //子優先級

    NVIC_Init(&NVIC_InitStu);

}

主函數實現模塊函數的調用及阻塞：

int main(void)

{

    Led_CfgInit();  

    BaseTIM_CfgInit();

    NVIC_CfgInit();

    while(1)

    {

        while (nTime < 1000);       //1000次中斷需要經歷1s，超時反轉led燈

        GPIO_WriteBit(GPIOD, GPIO_Pin_2, ((BitAction)!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_2)));

        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, ((BitAction)!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)));

        nTime = 0;

    }

    return 0;

}

在stm32f10x_it.c中實現定時器超時的中斷處理函數：

void TIM6_IRQHandler(void)

{

    //判斷是否為定時器6的更新中斷

    if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)

    {

        nTime++;

        //注意要清除中斷標志

        TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);

    }   

}

注意如果沒有在中斷服務函數中清除中斷標志，那么中斷服務函數會被cpu反復執行，也就是說接下來的其他操作將永遠得不到cpu資源。