DAY 2 TIM定时器

通过TIM对内部时钟（Update溢出更新事件）进行计数，在预期的目标数值进行内部更新。

通过TIM对外围输入设备的时钟（监听外部时钟CNT计数变换）进行计数，在预期的目标数值进行触发中断或PWM波形输出（OC输出比较）。

一、配套必懂单词缩写

TIM = Timer 定时器

作用：实现定时中断、PWM 波形输出、外部脉冲计数、输入捕获测信号等功能。

PSC = Prescaler 预分频器

作用：对输入的高频时钟做分频降频，把快速时钟放慢，调整最小计时刻度。

注意：分频倍数 = PSC + 1，PSC 写 0 就是不分频

CK_PSC = Clock of Prescaler 预分频器输入时钟

作用：送入预分频器的原始时钟信号，是定时器最上游的时钟源。

CK_CNT = Clock of Counter 计数器工作时钟

作用：经过 PSC 分频之后、专门给计数器 CNT 使用的时钟，每来一个脉冲 CNT 数值 + 1。

CNT = Counter Register 计数器寄存器

作用：存放当前计数值，从 0 开始随 CK_CNT 脉冲不断累加。

读取TIMx当前CNT计数值 num = TIM_GetCounter(TIMx);

不管 UIF 标志是 1 还是 0、有没有清标志、开没开中断，CNT 都会一直循环计数。

ARR= Auto-Reload Register 自动重装载寄存器（自动重装载值）

作用：设定计数器计数上限；CNT 计数到 ARR 数值后，立刻清零重新从头计数，同时可触发定时中断 / 更新事件。

注意：CNT 从 0 数到 ARR，一共走 ARR+1 个时基单位

基本功能概念

UPD = Update Event 更新事件

作用：CNT 计满 ARR 归零的瞬间产生的信号，用来触发定时中断。

PWM = Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制

作用：通过控制高电平时间占比输出可调平均电压，控制电机、LED 亮度。

CCR= Capture/Compare Register 捕获比较寄存器

作用：PWM、输入捕获核心寄存器，存放对比计数值。

APB= Advanced Peripheral Bus 高级外设总线

作用：STM32 挂载定时器、串口等外设的系统总线，提供 CK_PSC 时钟来源。

IRQ= Interrupt Request 中断请求

作用：定时器计时完成后向 CPU 发送的中断信号。

ITStatus IT = Interrupt 中断；Status = 状态

作用：中断状态（库函数返回值类型），TIM_GetITStatus，代码用TIM_GetITStatus（返回 ITStatus）读取标志，判断定时完成。

• 不开 TIM_IT_Update：只产生 Update 事件、只置 UIF 标志，不会进中断服务函数；
• 开启 TIM_IT_Update 中断：每次 Update 发生，UIF 置 1，向 CPU 发起中断请求，进入中断函数。
• TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_Update) == SET→发生溢出
• TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_Update) == RESET→未溢出

UIF = Update Interrupt Flag 更新中断标志位（更新事件标志）

硬件溢出：只负责把标志拉成 SET

你的清除代码：只负责把标志拉回 RESET 如果不写清除函数：一旦溢出置 1 后，永远保持 SET，不会变回 RESET

IRQHandler = Interrupt Request Handler 中断请求处理

高级功能概念

OC = Output Compare 输出比较

CNT 计数器按时基不断往上数，硬件实时对比CNT和CCR里存的数值； 两者相等时，通道引脚电平自动翻转 / 置高 / 置低，用来输出方波、可调占空比 PWM，控制 LED、电机。 它只是借用定时器的时基计数时钟，但不改变时基计算公式。

• CCR：Capture/Compare Register 捕获比较寄存器
• CH：Channel 通道（TIM1_CH1、TIM2_CH2 等）
• PWM：Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制（OC 最常用场景）

IC = Input Capture 输入捕获

外部引脚来了上升 / 下降沿信号，立刻锁存当前 CNT 计数值到 CCR， 通过前后两次捕获的计数值差 × 时基单位，算出外部信号周期、高电平时长、频率。

二、细节概念

1.时基单位

时基单位 = 定时器最小的计时刻度 / 最小时间格子定时器计时，就像尺子：

• 尺子最小一格是 1mm → 1mm 就是尺子的基单位
• STM32 定时器最小一格是多少 ns/μs/ms → 这个值就是时基单位

时间单位缩写

s秒

ms毫秒 1/1000 秒 一个负千位

μs微秒 1/1000000 秒两个负千位

ns纳秒 1/1000000000 秒

1kHz → 周期 0.001 s=1 ms（毫秒） 一个负千位

1MHz → 周期 0.000001 s=1 μs（微秒）两个负千位

1GHz → 周期 1×10−9 s=1 ns（纳秒）三个负千位

定时周期 = 多格加起来，完整一轮计时总时长。

2.PWM频率（Frequency）

一个周期T，信号从高电平（上拉）→低电平（下拉）→回到高电平（上拉）。

工程单位1。在1分钟内，能执行几个周期，则为频率 f = 1 / T。

如果20ms执行一个周期，一分钟可执行50次PWM周期。

3.占空比（DutyCycle）

在一个PWM脉冲周期，通过高电平的时间与整个周期时间的比例。

对输出脉冲的宽度时间（高电平时间）进行调制，可以控制电压变化，如0~3.3V。

应用于：电机转速和转矩、LED亮度、音频信号、电源信号、温度控制

如果周期是10ms，脉宽是8ms，低电平2ms，则占空比是80%

三：参数设置：时基&定时总时间

TIMx_CNT计数器寄存器、TIMx_PSC预分频器寄存器、TIMx_ARR自动装载寄存器

举个实例（最常见 F103，APB1=72MHz）

时基单位计算公式：时基单位 =（预分频数值PSC + 1）÷ 定时器输入原始时钟CK_PSC

CK_PSC = 72MHz，设置 PSC=71 （分频系数 = PSC+1=72）

CK_CNT = 72MHz ÷ 72 = 1MHz

计数频率：CK_CNT = CK_PSC / ( PSC + 1 )

时基单位 = 1/1MHz = 1μs → 此时定时器最小一格就是 1 微秒，时基单位 = 1μs

定时总时间计算公式：定时总时间 = 时基单位 × （ARR + 1）。

定时总时间时基单位：沿用上面例子：时基 1μs，ARR=999 总定时 = 1μs × 1000 = 1000μs = 1ms，每 1ms 进一次中断

结论：时基 1μs（更小）→ 频率 1MHz（更高）； 时基 10μs（更大）→ 频率 0.1MHz（更低）

计数时钟频率 = fCK_PSC ÷ (PSC + 1)

时基单位 T = (PSC + 1) ÷ fCK_PSC

定时周期 T 总 = T × (ARR + 1)

1. 时钟流程

外部时钟 → APB 总线 →CK_PSC（定时器原始时钟）→ PSC 预分频 →CK_CNT（计数时钟）CK_CNT 每跳 1 次，代表 1 个时基单位

2. 更新事件完整逻辑

CNT 不断按时基单位累加 → CNT == ARR → 产生更新事件 UPDATE→ 硬件自动把UIF 标志置 1

3. 新手混淆：区分更新事件与中断

真正的 “中断执行” 是什么？

开启中断 + 配置 NVIC + 写TIMx_IRQHandler中断服务函数CNT一溢出，硬件自动跳转到 IRQHandler 里执行代码，不用 while 循环一直查询，这才是中断。

Update 更新事件：程序要主动调用

• CNT 数到 ARR → 自动溢出、CNT 清零、硬件置 UIF 标志，只要定时器在计数，必然产生，和开不开中断无关。 这是 “溢出” 的本体。
• 你不用中断服务函数，只是在 while (1) 里循环读取这个标志，属于轮询查询。
• 触发根源：Update 溢出事件
• 运行机制：主循环不停查询，CPU 空转等待，不属于中断运行

• while(1) { // 读取更新中断标志 if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) { my_custom_func(); // 自定义函数 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清中断标志 } }

IRQ 中断请求：底层代码自动调用

• 使用TIM_GetITStatus(..., TIM_IT_Update)，必须提前开启更新中断使能：TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE)
• 硬件溢出后置起中断挂起标志，这个标志专门给中断体系用；
• 触发根源：同样是Update 溢出事件
• 运行机制：硬件自动打断主循环，优先执行，这才是中断。

/** * 函 数：TIM2中断函数 * 参 数：无 * 返 回 值：无 * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行 * 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制 * 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入 */ void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //判断是否是TIM2的更新事件触发的中断 { Num ++; //Num变量自增，用于测试定时中断 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIM2更新事件的中断标志位 //中断标志位必须清除 //否则中断将连续不断地触发，导致主程序卡死 } }

中断向量表 + 启动文件 (.s)

1）启动文件 startup_stm32f10x.s（汇编文件）

里面有一张巨大的表格，叫中断向量表 Vector table。 表格每一行格式：DCD 函数名，含义：

某个中断触发时，CPU 要跳转到这个函数的内存地址执行。当你写了同名函数，编译器会把这个函数的内存地址填充到向量表里对应的位置。弱定义 WEAK机制，如果你 C 语言里重写同名函数：优先用你写的函数地址；

规则：表格里写死了固定函数名，名字不能随便改，必须严格对应TIM2_IRQHandler。

节选定时器中断示例：

DCD TIM2_IRQHandler ; TIM2全局中断入口地址 DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3全局中断入口地址 DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4全局中断入口地址

四、定时器类型

所拥有功能数量从上到下兼容：高级定时器TIM1 | TIM8（总线APB2）、通用定时器TIM2~5（总线APB1）、基本定时器TIM6~7（总线APB1）

外设支持部分定时器，如STM32F103C8T6定时器资源：TIM1（高级）、TIM2~4（通用）

五、底层代码初始化多触发一次的更新

TIM_TimeBaseInit函数末尾，手动产生了更新事件，一定要设置中断输出配置，清除定时器更新标志位：TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);

解决OLED计数的NUM从1开始，清除之后从0开始。

六、模块化

#include "stm32f10x.h" // Device header /** * 函 数：定时中断初始化 * 参 数：无 * 返 回 值：无 */ void Timer_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟 /*配置时钟源*/ TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟 /*时基单元初始化*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1; //计数周期，即ARR的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1; //预分频器，即PSC的值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器，高级定时器才会用到 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元 /*中断输出配置*/ TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); //清除定时器更新标志位 //TIM_TimeBaseInit函数末尾，手动产生了更新事件 //若不清除此标志位，则开启中断后，会立刻进入一次中断 //如果不介意此问题，则不清除此标志位也可 TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启TIM2的更新中断 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 //即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3 //此分组配置在整个工程中仅需调用一次 //若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前 //若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //选择配置NVIC的TIM2线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //指定NVIC线路的抢占优先级为2 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设 /*TIM使能*/ TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2，定时器开始运行 } /* 定时器中断函数，可以复制到使用它的地方 void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); } } */

#ifndef __TIMER_H #define __TIMER_H void Timer_Init(void); #endif

1、独立输出模式

完整周期由 (PSC+1)*(ARR+1) 共同决定，ARR自动重装在值固定100，所以公式要除以100。

720*1000是1Mhz

720是1Khz

2、从模式：

ARR设满量程65535，计数器由外部脉冲强制清零，周期不由ARR决定，因此计算频率不用除以ARR。

TIM是16位计数器，最大计数上限65535，设置满量程，最大化可测量脉冲周期范围。

• 最大可测周期：
• 对应最小可测频率：

72是1Mhz

• 普通模式：CNT加到ARR自动清零；
• Reset从模式：外部TIx触发立刻清零，ARR仅作为计数上限保护

外部脉冲 → PA6(GPIO) → 滤波器 → 边沿检测 → TI1FP1（通道1滤波触发信号）

工作流程：

1. 第一个脉冲上升沿：
​
- TI1FP1触发输入捕获，把当前CNT值存入CCR1；
​
- 同时从模式Reset立刻将计数器CNT清零；
​
2. 第二个脉冲上升沿：
​
- 再次捕获CNT（此时CNT是两个脉冲间隔的计数值）；
​
- 再次清零CNT；

核心逻辑

- CCR寄存器存储两个相邻脉冲之间的计数值N；
​
- 脉冲周期；
​
- 脉冲频率

①输入捕获模式测频率GetFreq

②PWMI模式测频率占空比GetDuty