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STM32的TIMx中Prescaler和ClockDivision的区别

news 来源：原创 2025/5/13 8:31:15

Prescaler预分频，以笔者目前的学习程度来说，这个参数，一般来说是对主时钟进行分频后的计数器时钟。这个预分频后的时钟主要是用于的计数的。

这个主时钟，对于时基单元来说可以是内部时钟，也可以是外部时钟。一般来说我们的内部时钟是72MHZ的，经过预分频比如 Prescaler = 72-1；那么现在的计数时钟是1MHZ。

对于外部时钟来说，首先这个外部时钟是通过GPIO口输入来作为时基单元的主时钟的，那么这个时候设置的PSC参数就是对外部时钟分频，举个例子：比如我们把对射式光耦的触发频率作为主时钟频率，显然这个时钟是一个不稳定的偶发性时钟，完全取决于它的光耦触发频率。然后呢我们再设置时基单元的PSC = 2-1；那么现在的时钟频率就是feq_CK_CNT = 光耦触发频率 / （2-1）+1；相当于光耦触发两次，计数器就会加1.

那么对于CLockDivision，这个主要是对定时器的主时钟进行分频，一般来说这个时钟就是内部时钟72MHZ，所以定时器滤波的采样时钟（目前笔者认为是针对外部输入或者输入捕获的）可以直接是这个主时钟频率72MHZ也可以是分频后的频率比如2分频是36MHZ，这个分频后的频率写为fDTS。

举个例子，假设主时钟频率是 72MHz，CKD 设置为分频因子 2，那么 fDTS 的频率就是 36MHz。此时，如果数字滤波器使用这个 fDTS 作为采样时钟，每个采样周期的时间是 1/36MHz≈27.78ns。如果设置滤波器的采样次数为 4 次，那么有效的滤波时间就是 4*27.78≈111ns，即只有信号稳定超过这个时间才会被确认。如果 CKD 设置为分频因子 4，fDTS 为 18MHz，采样周期为 55.56ns，四次采样就是 222ns，这样滤波时间更长，可以滤除更宽的脉冲噪声，但信号变化的检测会有更大的延迟。

STM32 定时器的外部时钟输入（如 ETR 引脚）最大频率为 APB 时钟的 1/4。若 APB 时钟为 72MHz，则外部输入信号最高为 18MHz。

看一下手册上相关的部分的说明：

其实这个图笔者看不太懂，如果这个tDTS代表频率的话好像和上文的陈述相反的，如果tDTS代表的是采样时间的话那确实是正确的，比如10：代表4分频，4分频后的采样时间是不分频的4倍。

这个主要是针对ETR设置的，具体操作库函数是：

TIM_ETRClockMode2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ExtTRGPrescaler,
uint16_t TIM_ExtTRGPolarity, uint16_t ExtTRGFilter);第二个参数是PSC的设置联系上下文，这个参数我们设置为2即TIM_ExtTRGPSC_DIV2，那代表光耦工作两次计数器加1.

这个最后一项的参数就是寄存器ETF的相关设置，设置的就是外部触发滤波的方式共16种，这里说明一下这个框图里的描述“它记录到N个事件后会产生一个输出的跳变”，这里的N个事件指代的是什么意思？一开始笔者把它和PSC能混了，以为这个事件是指光耦的跳变电平信号，N个时间就是指N个跳变电平信号。其实不然，如果触发电平是上升沿，那么N个事件就是说在N个采样周期内采样到的电平都是高电平，同理如果触发电平是下降沿，那么N个事件就是说在N个采样周期内采样到的电平都是低电平。

对于输入信号的处理，区别分辩不同场景输入信号的处理方式（下文来着deepseek）

一、功能对比

功能模块	ETR 外部触发通道	定时器输入通道（CH1-CH4）	外部中断（EXTI）
核心用途	外部时钟同步或触发定时器操作	输入捕获（频率、脉宽测量）、PWM 输入	快速响应外部电平 / 边沿变化
信号处理能力	支持高频信号（最高 APB/4）	支持高频信号（受定时器时钟限制）	低频信号（依赖中断响应速度）
硬件资源	定时器专用引脚（如 TIMx_ETR）	定时器复用引脚（TIMx_CH1~CH4）	任意 GPIO（需配置为 EXTI）
信号滤波	可配置数字滤波器（基于 tDTS）	可配置数字滤波器（基于 tDTS）	无硬件滤波，依赖软件去抖
分频 / 预分频	支持外部时钟预分频（ETRPSC）	支持输入捕获分频（ICPSC）	无分频，直接响应边沿
触发事件类型	上升沿、下降沿、双边沿	上升沿、下降沿、双边沿	上升沿、下降沿、双边沿
中断 / DMA 支持	支持触发中断或 DMA 请求	支持输入捕获中断或 DMA	仅支持中断

二、应用场景对比

1. ETR 外部触发通道

适用场景：
- 高频外部时钟输入（如外部晶振、高速脉冲计数）。
- 定时器级联（主从模式，同步多个定时器）。
- 精确触发 ADC/DAC 等外设（通过定时器触发输出）。
示例：
使用 ETR 引脚接收 18MHz 外部时钟，驱动定时器计数（PSC=0），实现高精度计时。

2. 定时器输入通道（CH1-CH4）

适用场景：
- PWM 输入模式测量占空比和频率（如电机控制）。
- 编码器接口（正交编码信号解码）。
- 输入捕获测量脉冲宽度（超声波测距、红外通信）。
示例：
配置 TIMx_CH1 为输入捕获模式，测量 10kHz PWM 信号的上升沿和下降沿时间差，计算占空比。

3. 外部中断（EXTI）

适用场景：
- 按键检测（低频率、非精确时序需求）。
- 快速响应外部事件（如紧急停止信号）。
- 简单电平状态监控（如传感器触发）。
示例：
配置 EXTI13（连接按键 GPIO）为下降沿触发，检测按键按下事件并唤醒 MCU。

三、关键差异总结

信号处理能力
- ETR：专为高频信号设计，支持外部时钟输入和复杂触发逻辑。
- 定时器输入通道：适合中高频信号的时间参数测量（如脉宽、频率）。
- EXTI：仅适合低频事件响应，无法处理高频或精确时序需求。
硬件集成度
- ETR / 定时器通道：与定时器深度集成，支持滤波、分频等硬件预处理。
- EXTI：独立于定时器，依赖软件处理信号抖动和事件响应。
中断响应速度
- ETR / 定时器通道：通过硬件自动记录时间戳，中断延迟对测量精度无影响。
- EXTI：中断延迟（通常 1~2μs）直接影响事件响应实时性。

四、替代性分析

1. 何时可以互相替代？

低频事件检测（如按键检测）：
EXTI 和定时器输入通道均可实现，但 EXTI 更节省资源。
边沿触发计数：
ETR 和输入通道均可实现，但 ETR 适合高频，输入通道适合带时间戳的计数。

2. 何时不可替代？

高频信号处理（>100kHz）：必须使用 ETR 或定时器输入通道。
精确时间测量（如超声波测距）：必须使用定时器输入捕获。
硬件级信号同步（如 ADC 触发）：必须使用 ETR 或定时器触发输出。

5、配置建议

高频信号（>1MHz）
- 首选 ETR 外部时钟模式，配合预分频器（ETRPSC）降低频率至 APB/4 以内。
- 例：144MHz 信号 → 外部分频 8 倍 → 18MHz → ETR 输入。
中频信号（10kHz~1MHz）
- 使用定时器输入捕获通道，开启数字滤波（ICF）抗噪声。
- 例：测量 100kHz PWM 占空比，配置 ICPSC 分频和双边沿捕获。
低频事件（<10kHz）
- 使用 EXTI，配合软件去抖（如定时器轮询或二次检测）。
- 例：检测按键按下，EXTI 触发中断后启动防抖延时。