STM32F1xx官方資料：《STM32中文參考手冊V10》-第14章通用定時器

STM32的定時器：STM32F103ZET6一共有8個定時器，其中分別為：

高級定時器（TIM1、TIM8）；通用定時器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）；基本定時器（TIM6、TIM7）。

STM32的通用定時器

通用定時器功能特點描述

STM32的通用定時器是由一個可編程預分頻器（PSC）驅動的16位自動重裝載計數器（CNT）構成，可用于測量輸入脈沖長度（輸入捕獲）或者產生輸出波形（輸出比較和PWM）等。

STM3 的通用TIMx（TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5）定時器功能特點包括：

位于低速的APB1總線上（注意：高級定時器是在高速的APB2總線上）；

16位向上、向下、向上/向下（中心對齊）計數模式，自動裝載計數器（TIMx_CNT）；

16位可編程（可以實時修改）預分頻器（TIMx_PSC），計數器時鐘頻率的分頻系數 為 1～65535 之間的任意數值；

4 個獨立通道（TIMx_CH1~4），這些通道可以用來作為：

輸入捕獲

輸出比較

PWM生成（邊緣或中間對齊模式）

單脈沖模式輸出 

可使用外部信號（TIMx_ETR）控制定時器和定時器互連（可以用 1 個定時器控制另外一個定時器）的同步電路。

如下事件發生時產生中斷/DMA（6個獨立的IRQ/DMA請求生成器）： 

更新：計數器向上溢出/向下溢出，計數器初始化(通過軟件或者內部/外部觸發) 

觸發事件（計數器啟動、停止、初始化或者由內部/外部觸發計數）

輸入捕獲 

輸出比較 

支持針對定位的增量（正交）編碼器和霍爾傳感器電路 

觸發輸入作為外部時鐘或者按周期的電流管理

STM32 的通用定時器可以被用于：測量輸入信號的脈沖長度（輸入捕獲）或者產生輸出波形（輸出比較和 PWM）等。   

使用定時器預分頻器和 RCC 時鐘控制器預分頻器，脈沖長度和波形周期可以在幾個微秒到幾個毫秒間調整。STM32 的每個通用定時器都是完全獨立的，沒有互相共享的任何資源。

計數器模式

通用定時器可以向上計數、向下計數、向上向下雙向計數模式。

向上計數模式：計數器從0計數到自動加載值（TIMx_ARR），然后重新從0開始計數并且產生一個計數器溢出事件。

向下計數模式：計數器從自動裝入的值（TIMx_ARR）開始向下計數到0，然后從自動裝入的值重新開始，并產生一個計數器向下溢出事件。

中央對齊模式（向上/向下計數）：計數器從0開始計數到自動裝入的值-1，產生一個計數器溢出事件，然后向下計數到1并且產生一個計數器溢出事件；然后再從0開始重新計數。

簡單地理解三種計數模式，可以通過下面的圖形：

通用定時器工作流程

對于這個定時器框圖，分成四部分來講：最頂上的一部分（計數時鐘的選擇）、中間部分（時基單元）、左下部分（輸入捕獲）、右下部分（PWM輸出）。這里主要介紹一下前兩個，后兩者的內容會在后面的文章中講解到。

計數時鐘的選擇

計數器時鐘可由下列時鐘源提供：

內部時鐘（TIMx_CLK） 

外部時鐘模式1：外部捕捉比較引腳（TIx）

外部時鐘模式2：外部引腳輸入（TIMx_ETR）

內部觸發輸入（ITRx）：使用一個定時器作為另一個定時器的預分頻器，如可以配置一個定時器Timer1而作為另一個定時器Timer2的預分頻器。

內部時鐘源

從圖中可以看出：由AHB時鐘經過APB1預分頻系數轉至APB1時鐘，再通過某個規定轉至TIMxCLK時鐘（即內部時鐘CK_INT、CK_PSC）。最終經過PSC預分頻系數轉至CK_CNT。

那么APB1時鐘怎么轉至TIMxCLK時鐘呢？除非APB1的分頻系數是1，否則通用定時器的時鐘等于APB1時鐘的2倍。

例如：默認調用SystemInit函數情況下：SYSCLK=72M、AHB時鐘=72M、APB1時鐘=36M，所以APB1的分頻系數=AHB/APB1時鐘=2。所以，通用定時器時鐘CK_INT=2*36M=72M。最終經過PSC預分頻系數轉至CK_CNT。

時基單元

時基單元包含：計數器寄存器（TIMx_CNT）、預分頻器寄存器（TIMx_PSC）、自動裝載寄存器（TIMx_ARR）三部分。

對不同的預分頻系數，計數器的時序圖為：

計數模式

此時，再來結合時鐘的時序圖和時基單元，分析一下各個計數模式：

向上計數模式

向下計數模式

中央對齊模式

通用定時器相關配置寄存器

計數器當前值寄存器（TIMx_CNT）

作用：存放計數器的當前值。

預分頻寄存器（TIMx_PSC）

作用：對CK_PSC進行預分頻。此時需要注意：CK_CNT計算的時候，預分頻系數要+1。

自動重裝載寄存器（TIMx_ARR）

作用：包含將要被傳送至實際的自動重裝載寄存器的數值。

注意：該寄存器在物理上實際上對應著2個寄存器。一個是我們直接操作的，另一個是我們看不到的，這個看不到的寄存器叫做影子寄存器。實際上真正起作用的是影子寄存器。根據TIMx_CR1位的APRE位的設置，APRE=0時，預裝載寄存器的內容就可以隨時傳送到影子寄存器，此時兩者是互通的；APRE=1時，在每一次更新事件時，才將預裝在寄存器的內容傳送至影子寄存器。

控制寄存器（TIMx_CR1）

作用：對計數器的計數方式、使能位等進行設置。

這里有ARPE位：自動重裝載預裝載允許位。ARPE=0時，TIMx_ARR寄存器沒有緩沖；ARPE=1時，TIMx_ARR寄存器被裝入緩沖器。

DMA/中斷使能寄存器（TIMx_DIER）

作用：對DMA/中斷使能進行配置。

通用定時器超時時間

超出（溢出）時間計算：

Tout=（ARR+1)(PSC+1)/TIMxCLK

其中：Tout的單位為us，TIMxCLK的單位為MHz。

這里需要注意的是：PSC預分頻系數需要加1，同時自動重加載值也需要加1。

為什么自動重加載值需要加1，因為從ARR到0之間的數字是ARR+1個；

為什么預分頻系數需要加1，因為為了避免預分頻系數不設置的時候取0的情況，使之從1開始。

這里需要和之前的預分頻進行區分：由于通用定時器的預分頻系數為1～65535之間的任意數值，為了從1開始，所以當預分頻系數寄存器為0的時候，代表的預分頻系數為1。而之前的那些預分頻系數都是固定的幾個值，比如1、4、8、16、32、64等等，而且可能0x000代表1，0x001代表4，0x010代表8等等。也就是說，一邊是隨意的定義（要從1開始），另一邊是宏定義了某些值（只有特定的一些值）。

比如，想要設置超出時間為500ms，并配置中斷，TIMxCLK按照系統默認初始化來（即72MHz），PSC取7199，由此可以計算出ARR為4999。

也就是說，在內部時鐘TIMxCLK為72MHz，預分頻系數為7199的時候，從4999遞減至0的事件是500ms。

通用定時器相關配置庫函數

1個初始化函數

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

作用：用于對預分頻系數、計數方式、自動重裝載計數值、時鐘分頻因子等參數的設置。

2個使能函數

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

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

作用：前者使能定時器，后者使能定時器中斷。

4個狀態標志位獲取函數

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);

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

作用：前兩者獲取（或清除）狀態標志位，后兩者為獲取（或清除）中斷狀態標志位。

定時器中斷的一般步驟

實例要求：通過TIM3的中斷來控制DS1的亮滅，DS1是直接連接在PE5上的。

使能定時器時鐘。調用函數：RCC_APB1PeriphClockCmd()；

初始化定時器，配置ARR、PSC。調用函數：TIM_TimeBaseInit()；

開啟定時器中斷，配置NVIC。調用函數：void TIM_ITConfig()；NVIC_Init()；

使能定時器。調用函數：TIM_Cmd()；

編寫中斷服務函數。調用函數：TIMx_IRQHandler()。

下面按照這個一般步驟來進行一個簡單的定時器中斷程序：

//通用定時器3中斷初始化

//這里時鐘選擇為APB1的2倍，而APB1為36M

//arr：自動重裝值。

//psc：時鐘預分頻數

//這里使用的是定時器3!

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //時鐘使能

//定時器TIM3初始化

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設置用來作為TIMx時鐘頻率除數的預分頻值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //設置時鐘分割:TDTS = Tck_tim

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上計數模式

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根據指定的參數初始化TIMx的時間基數單位

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中斷,允許更新中斷

//中斷優先級NVIC設置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占優先級0級

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //從優先級3級

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx  

}

//定時器3中斷服務程序

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中斷

{

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //檢查TIM3更新中斷發生與否

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中斷標志 

LED1=!LED1;

}

}

 int main(void)

 {

delay_init();     //延時函數初始化   

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置NVIC中斷分組2:2位搶占優先級，2位響應優先級

  LED_Init();      //LED端口初始化

TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的計數頻率，計數到5000為500ms  

    while(1)

{

LED0=!LED0;

delay_ms(200);    

}  

}  

定時器中斷的程序和串口中斷的程序非常類似，可以將兩者結合起來進行比對著學習【STM32】串口相關配置寄存器、庫函數（UART一般步驟） 。

同時強調一下，在中斷處理函數內，需要判斷中斷來源和及時清除中斷標志位。