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STM32F103C8-定时器入门(9)

news 2025/8/5 14:18:56

在嵌入式开发中，定时器是最常用的外设之一，常用于精确延时、PWM输出、输入捕获（如测频率/脉宽）、定时中断等场景。
定时器分类：
基本定时器：无输入捕获/比较通道，仅支持定时中断和PWM（基础功能），主要做简单延时、低精度定时任务
通用定时器：支持16位自动重装载计数器，一般4个独立通道（可配置为输入捕获/输出比较/PWM），主要做精确延时、PWM输出、测频率/脉宽
高级定时器：支持互补PWM（用于电机控制）、死区控制等高级功能，主要场景是电机驱动、复杂波形生成。
定时器应用：
记住三个寄存器
PSC 心跳分频（计数分频）
ARR 周期上限（自动重装载值）
CCR 比较/捕获值

PSC 决定“心跳快慢”
ARR 决定“心跳次数”
CCR 决定“何时响铃”

例子1：TIM2定时中断实现精确延时（1秒闪烁LED）

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_nvic.h"// LED引脚初始化（PC13）
void LED_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);  // 使能GPIOC时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       // 推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  // 初始LED灭
}// TIM2定时中断初始化（1秒周期）
void TIM2_Init(void) {TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  // 使能TIM2时钟// 配置TIM2基础参数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;      // ARR=999（计数到999后溢出）TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71999; // PSC=71999（72MHz/(71999+1)=1kHz）TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置NVIC中断（TIM2中断优先级）NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  // 使能更新中断（溢出中断）TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                      // 启动TIM2
}// TIM2中断服务函数（在stm32f10x_it.c中需声明，此处直接实现）
void TIM2_IRQHandler(void) {if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) { // 检查是否是更新中断TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);      // 清除中断标志位GPIOC->ODR ^= GPIO_Pin_13;                       // 翻转PC13（LED状态取反）}
}int main(void) {LED_Init();  // 初始化LEDTIM2_Init(); // 初始化TIM2定时中断while (1) {// 主循环无需操作，LED由中断控制}
}

例子2：TIM2 PWM输出控制LED亮度（呼吸灯效果）
利用TIM2的通道1（CH1，默认对应PA0引脚），输出PWM信号调节外接LED的亮度（通过改变占空比实现呼吸灯效果）

TIM2参数计算：
目标PWM频率：1kHz（人眼无法察觉闪烁）。
定时器时钟：72MHz → 需分频为72000（即1kHz=72MHz/72000）。
预分频（PSC）：72000 - 1 = 71999（72MHz/(71999+1)=1kHz）。
自动重装载值（ARR）：决定PWM周期（1kHz下，ARR+1=周期计数，此处设为999→周期=1ms，频率1kHz）。
占空比：通过比较值（CCR1）控制，范围0~ARR（0%=0，100%=ARR）。

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"// TIM2 PWM初始化（PA0为TIM2_CH1）
void TIM2_PWM_Init(void) {TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 使能GPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);   // 使能TIM2时钟// 配置PA0为复用推挽输出（TIM2_CH1功能）GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        // 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置TIM2基础参数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;      // ARR=999（周期=1ms，频率1kHz）TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71999; // PSC=71999（72MHz→1kHz）TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置TIM2通道1为PWM模式1（当计数器<CRR1时输出高电平）TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;           // 初始占空比0%（LED灭）TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 高电平有效TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);     // 初始化通道1TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable); // 使能ARR预装载（可选，更平滑）TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                          // 启动TIM2
}// 设置PWM占空比（0~100%）
void TIM2_SetPWM_Duty(uint8_t duty) {uint32_t pulse = (TIM2->ARR + 1) * duty / 100; // 计算比较值（CCR1）TIM_SetCompare1(TIM2, pulse);                  // 设置通道1比较值
}int main(void) {TIM2_PWM_Init(); // 初始化TIM2 PWMuint8_t duty = 0;uint8_t dir = 1; // 方向标志（1：增，0：减）while (1) {TIM2_SetPWM_Duty(duty); // 设置当前占空比delay_ms(20);           // 延时20ms（调节呼吸速度）if (dir) {duty += 2;          // 占空比+2%if (duty >= 100) dir = 0; // 达到100%后反向} else {duty -= 2;          // 占空比-2%if (duty <= 0) dir = 1; // 达到0%后正向}}
}// 简单延时函数（非精确，仅用于演示）
void delay_ms(uint32_t ms) {uint32_t i, j;for (i = 0; i < ms; i++)for (j = 0; j < 8000; j++);
}

例子3：TIM2输入捕获测量外部脉冲频率
通过TIM2的通道1（CH1，默认PA0引脚）捕获外部输入的脉冲信号（如信号发生器输出的方波），计算其频率（单位：Hz）。

硬件连接：将外部脉冲信号（如3.3V方波）接PA0（TIM2_CH1），GND共地。
TIM2参数配置：
输入捕获模式：检测信号的上升沿，记录当前计数值（CNT），两次上升沿的时间差=计数差×计数周期。
定时器时钟：72MHz（APB1预分频为2时，TIM2时钟=72MHz）。
预分频（PSC）：72-1=71（72MHz/72=1MHz，即1计数=1μs）。
自动重装载值（ARR）：设为较大值（如0xFFFF），避免溢出干扰。
代码逻辑：
使用TIM2的输入捕获功能，捕获信号的上升沿，记录两次捕获的计数值差（ΔCNT）。
频率计算公式：频率 = TIM2时钟 / (ΔCNT × 计数周期)（若PSC=71→计数周期=1μs→频率=72MHz/ΔCNT）。

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include <stdio.h>volatile uint32_t capture1 = 0;  // 第一次捕获值
volatile uint32_t capture2 = 0;  // 第二次捕获值
volatile uint8_t capture_flag = 0; // 捕获完成标志// TIM2输入捕获初始化（PA0为TIM2_CH1）
void TIM2_InputCapture_Init(void) {TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 使能GPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);   // 使能TIM2时钟// 配置PA0为浮空输入（TIM2_CH1信号输入）GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置TIM2基础参数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;   // ARR=最大值（避免溢出）TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;    // PSC=71（72MHz→1MHz，1计数=1μs）TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置TIM2通道1为输入捕获模式（直接模式，检测上升沿）TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 捕获上升沿TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;       // 不分频TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;                     // 无滤波TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);// 配置NVIC中断（输入捕获中断）NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC1, ENABLE);  // 使能通道1捕获中断TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                   // 启动TIM2
}// TIM2中断服务函数（检测输入捕获事件）
void TIM2_IRQHandler(void) {if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) { // 检查是否是通道1捕获中断if (capture_flag == 0) {capture1 = TIM_GetCapture1(TIM2);  // 第一次捕获计数值capture_flag = 1;                  // 标记已捕获第一次TIM_OC1PolarityConfig(TIM2, TIM_ICPolarity_Falling); // 改为捕获下降沿（可选，本例直接捕获两次上升沿）} else {capture2 = TIM_GetCapture1(TIM2);  // 第二次捕获计数值capture_flag = 0;                  // 重置标志TIM_OC1PolarityConfig(TIM2, TIM_ICPolarity_Rising);  // 恢复捕获上升沿}TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1); // 清除中断标志位}
}// 计算并返回输入信号的频率（Hz）
uint32_t Get_Input_Frequency(void) {if (capture_flag == 0 && capture2 != 0) { // 确保已捕获两次uint32_t delta_cnt = capture2 - capture1; // 计数差值uint32_t frequency = 1000000 / delta_cnt; // 频率=1MHz/ΔCNT（因为计数周期=1μs）capture1 = capture2 = 0;                  // 清空捕获值return frequency;}return 0; // 未完成捕获返回0
}int main(void) {TIM2_InputCapture_Init(); // 初始化TIM2输入捕获printf("TIM2输入捕获测试：连接外部脉冲信号到PA0，查看频率\r\n");while (1) {uint32_t freq = Get_Input_Frequency();if (freq > 0) {printf("检测到频率：%lu Hz\r\n", freq); // 打印频率（需串口支持）}// 实际项目中可通过串口或LCD显示频率值}
}