STM32G474定时器实战：从PWM调光到编码器测速的进阶应用
1. STM32G474定时器基础与PWM调光实战
STM32G474的定时器系统堪称单片机外设中的"瑞士军刀"，我在多个电机控制项目中都深度依赖它的PWM生成能力。与基础定时器不同，通用定时器TIM2-TIM5、TIM15-TIM17兼具输入捕获和输出比较功能，特别适合需要精确时序控制的场景。举个例子，当我们需要驱动LED实现呼吸灯效果时，PWM调光就是最典型的应用。
配置PWM输出其实就三步走：首先通过TIMx_PSC设置预分频值，将系统时钟降到合适频率；然后在TIMx_ARR中设定自动重装载值决定PWM周期；最后配置TIMx_CCRx确定占空比。以170MHz主频为例，要实现1kHz PWM频率：
htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 169; // 分频后1MHz htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 999; // 1000个计数周期=1kHz HAL_TIM_PWM_Init(&htim3); TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC; sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 300; // 初始占空比30% HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);实际调试时我发现，如果直接修改CCR值调整亮度，偶尔会出现波形毛刺。这是因为ARR和CCR寄存器都有对应的影子寄存器，当ARPE=1时，新参数要等更新事件(UEV)才会生效。通过CubeMX勾选"Auto-reload preload"选项，或者代码中设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位，就能确保PWM参数同步更新。
提示：调试PWM时建议先用逻辑分析仪抓波形，确认周期和占空比是否符合预期，再连接实际负载
2. 编码器接口模式实现电机测速
去年做AGV小车项目时，我通过TIM4的编码器接口成功实现了对直流电机转速的精确测量。STM32G474的编码器模式支持正交解码，能自动处理A/B相脉冲，相比普通输入捕获方式更加高效。
硬件连接上，将编码器的A相接TIMx_CH1，B相接TIMx_CH2，然后在CubeMX中配置：
- 选择"Encoder Mode"作为定时器工作模式
- 设置IC1和IC2为"Input Capture direct mode"
- 根据编码器类型选择TI1/TI2边沿计数方式
初始化完成后，定时器计数器会自动根据编码器旋转方向增减。读取转速的典型代码逻辑如下：
int32_t GetEncoderSpeed(TIM_HandleTypeDef *htim) { static int32_t last_count = 0; int32_t current_count = (int32_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(htim); int32_t diff = current_count - last_count; last_count = current_count; // 假设编码器1000线，采样周期10ms return diff * 100 / (1000 * 4); // 转/分钟 }实测中发现两个常见问题：一是高速旋转时可能溢出，需要开启定时器溢出中断；二是机械振动会导致误脉冲，可以通过配置输入滤波解决。在TIMx_CCMR1寄存器中设置IC1F和IC2F滤波参数，能有效消除噪声干扰。
3. 输入捕获测量脉冲宽度
除了编码器模式，用普通输入捕获功能也能实现频率测量。我曾用这个方法成功检测过红外遥控信号的38kHz载波。以TIM2_CH1测量方波频率为例，关键配置包括：
- 通道配置为输入捕获模式
- 设置边沿检测极性（上升沿/下降沿）
- 开启捕获中断
- 必要时配置预分频器降低计数频率
测量原理是记录连续两个上升沿之间的计数器差值。假设系统时钟为100MHz，预分频设为99，则每个计数周期为1μs。如果测得N个计数，则周期为N微秒，频率为1000000/N Hz。核心中断处理代码：
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim->Instance == TIM2) { static uint32_t last_capture = 0; uint32_t current_capture = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); if(last_capture != 0) { uint32_t period = (current_capture > last_capture) ? (current_capture - last_capture) : (0xFFFF - last_capture + current_capture); g_frequency = 1000000.0f / period; // 单位Hz } last_capture = current_capture; } }对于低频信号（<1kHz），这种方法精度很高。但测量高频信号时，建议使用定时器的PWM输入模式，它能自动捕获一个完整周期的高低电平时间。
4. 高级应用：定时器级联与同步
在需要多通道精确同步的场景，比如三相电机控制，定时器的级联功能就派上用场了。STM32G474允许将一个定时器作为主设备，其他定时器作为从设备，通过内部触发线实现同步。
我最近做的一个LED矩阵控制项目就用到这个特性：TIM1作为主定时器产生100Hz基准时钟，TIM2和TIM3作为从定时器分别控制不同区域的LED亮度。配置步骤如下：
- 主定时器TIM1配置为PWM模式，使能主从模式
TIM1->CR2 |= TIM_CR2_MMS_1; // 更新事件作为触发输出- 从定时器TIM2/TIM3配置为从模式
TIM2->SMCR |= TIM_SMCR_SMS_2 | // 触发模式 TIM_SMCR_TS_2; // 选择ITR1触发源- 启动所有定时器时，先启动从定时器，再启动主定时器
这种架构下，修改TIM1的ARR值会同步影响所有定时器，确保各通道PWM相位一致。实测同步误差小于50ns，完全满足严苛的时序要求。