STM32 定时器(级联实现32位定时器)
在STM32F103微控制器中，通过主从定时器模式将两个16位定时器级联为32位定时器，可显著扩展定时范围（最长可达数天）。以下是实现原理、配置步骤及代码示例：
⚙️ 一、实现原理
级联核心机制
- 主定时器（如TIM2）：配置为周期性更新事件（如1ms），通过内部触发线（ITRx）输出触发信号。
- 从定时器（如TIM3）：工作于外部时钟模式（
TIM_SlaveMode_External1），将主定时器的触发信号作为计数时钟源。 - 协同计数：主定时器每溢出一次，从定时器计数值加1，实现
主定时器周期 × 从定时器ARR值的扩展定时。
32位扩展计算
- 主定时器周期：Tmaster=(PSCmaster+1)×(ARRmaster+1) / fclock
- 总定时周期：Ttotal=Tmaster×(ARRslave+1)
- 最大定时范围：若 ARRslave=65535（16位），则总定时范围扩展至32位（约49.7天 @72MHz）。
🔧 二、配置步骤与代码（标准库实现）
1. 硬件连接与时钟设置
- 内部触发线选择：
主定时器 从定时器 内部触发线（ITRx） TIM2 TIM3 ITR1 TIM3 TIM4 ITR2 - 使能时钟：
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
2. 主定时器配置（TIM2）
void TIM2_Master_Config(uint32_t prescaler, uint32_t period)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;// 时基单元：1ms周期示例（72MHz时钟）TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = prescaler; // 预分频值（72-1 → 1MHz）TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = period; // 重装载值（1000-1 → 1ms）TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);// 触发输出：更新事件作为触发源TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}3. 从定时器配置（TIM3）
void TIM3_Slave_Config(uint32_t slave_period)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;// 时基单元：计数主定时器的溢出次数TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = slave_period; // 从定时器ARR（扩展定时范围）TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0; // 无分频TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct);// 从模式：外部时钟模式 + ITR1触发TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_ITR1); // TIM2触发TIM3TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_External1); // 外部信号驱动计数TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE); // 使能更新中断TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}4. 中断配置（处理定时完成事件）
void NVIC_Config(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; // TIM3中断通道NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}// TIM3中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) {TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);// 此处执行定时完成后的任务（如翻转LED、触发操作）}
}5. 主函数调用
int main(void)
{// 配置60秒定时：主定时器1ms周期，从定时器计数60,000次（60s/1ms）TIM2_Master_Config(72-1, 1000-1); // 1ms周期TIM3_Slave_Config(60000-1); // 60秒总定时NVIC_Config();while(1);
}⚠️ 三、关键注意事项
触发模式匹配
- 主定时器需选择
TIM_TRGOSource_Update（更新事件触发）。 - 从定时器必须选
TIM_SlaveMode_External1（外部时钟模式）。
- 主定时器需选择
中断优化
- 仅需处理从定时器的更新中断，避免主定时器中断占用资源。
- 若需超高精度，禁用全局中断期间操作计数器。
预分频与周期计算
- 主定时器周期不宜过短（避免高频触发导致从定时器计数溢出）。
- 最大扩展周期公式：Tmax=72MHz(65535+1)×(65535+1)≈59.65小时
💡 四、应用场景
- 长周期任务：数据日志定时存储、设备状态巡检（小时/天级）。
- 步进电机控制：精确输出指定数量的PWM脉冲（如
实现3个脉冲输出）。 - 低功耗定时唤醒：休眠模式下由级联定时器唤醒系统。
通过此方案，可将STM32F103的定时能力扩展至32位，兼顾精度与灵活性。实际代码需根据时钟频率调整预分频和ARR值。