别再死记硬背了！用STM32F103C8T6和CubeMX玩转定时器，从LED闪烁到PWM测量一次搞定
STM32F103C8T6定时器实战：从CubeMX配置到PWM测量的全流程指南
当你第一次拿到STM32开发板时，那些密密麻麻的定时器功能是否让你望而生畏？传统的学习方式往往从寄存器开始，让人陷入枯燥的理论泥潭。今天，我们将打破常规，用一块F103C8T6最小系统板和CubeMX，通过五个看得见效果的实验，带你轻松玩转定时器。
1. 环境搭建与基础认知
工欲善其事，必先利其器。在开始实验前，我们需要准备好以下工具链：
硬件准备：
- STM32F103C8T6最小系统板（蓝色板）
- USB转TTL串口模块（用于调试输出）
- LED灯若干（建议不同颜色）
- 杜邦线若干
- 按键开关（用于输入捕获实验）
软件环境：
- Keil MDK-ARM（建议V5.25以上）
- STM32CubeMX（最新版）
- ST-Link驱动（或其他调试器驱动）
安装完软件后，建议先运行一次CubeMX，检查是否安装了对应的F1系列HAL库。如果没有，可以通过Help -> Manage embedded software packages进行安装。
提示：初学者常犯的错误是时钟树配置不当。F103C8T6内部高速时钟(HSI)为8MHz，通常我们会通过PLL倍频到72MHz作为系统主频。
2. 定时器中断实现LED闪烁
让我们从最简单的定时器中断开始，实现LED以500ms间隔闪烁的效果。
2.1 CubeMX基础配置
打开CubeMX，新建工程选择STM32F103C8系列，具体型号选择C8T6。首先配置时钟树：
- 在Pinout视图，选择RCC->High Speed Clock(HSE)为Crystal/Ceramic Resonator
- 切换到Clock Configuration标签
- 将HSE输入频率设为8MHz（外部晶振频率）
- 设置PLL Source Mux为HSE
- 调整PLLMUL为x9，使系统时钟达到72MHz
接下来配置GPIO：
- 找到PA6引脚，设置为GPIO_Output
- 用户标签命名为LED（方便代码识别）
定时器配置是关键步骤：
- 激活TIM2
- 时钟源选择Internal Clock
- 配置Prescaler(PSC)为7199（72MHz/(7199+1)=10kHz）
- 设置Counter Period(ARR)为4999（10kHz/(4999+1)=2Hz）
- 开启TIM2全局中断
注意：定时器预分频器和自动重装载值都需要"减1"设置，这是STM32定时器的特性。例如要实现1kHz频率，实际PSC应设为71(72MHz/72=1MHz)，ARR设为999(1MHz/1000=1kHz)。
2.2 代码实现与调试
生成代码后，在Keil中打开工程。我们需要添加的代码非常简洁：
/* 主函数中启用定时器中断 */ HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); /* 定时器中断回调函数 */ void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim->Instance == TIM2) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_6); } }编译下载后，你应该能看到PA6上的LED以精确的500ms间隔闪烁。如果LED没有反应，检查以下常见问题：
- 是否忘记使能定时器中断？
- GPIO引脚配置是否正确？
- 时钟树配置是否生效？（可通过SystemCoreClock变量查看）
3. PWM实现呼吸灯效果
掌握了基础定时器后，我们来挑战PWM输出，实现呼吸灯效果。
3.1 CubeMX的PWM配置
继续在之前的工程上修改：
- 保留TIM2配置，增加PWM Generation CH1
- 设置Pulse(初始占空比)为0
- 确认CH1 Mode为PWM mode 1
- 新增一个GPIO(如PA0)作为对比LED
关键参数说明：
- Pulse：决定PWM的初始占空比，范围0-ARR值
- Mode：PWM mode 1表示计数器小于比较值时输出有效电平
- CH Polarity：决定有效电平是高还是低
3.2 动态调整PWM占空比
生成代码后，添加以下逻辑实现呼吸灯：
uint16_t pwmDuty = 0; // PWM占空比控制变量 HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 启动PWM while(1) { // 渐亮过程 while(pwmDuty < htim2.Instance->ARR) { pwmDuty++; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, pwmDuty); HAL_Delay(5); } // 渐暗过程 while(pwmDuty > 0) { pwmDuty--; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, pwmDuty); HAL_Delay(5); } }通过示波器观察PA6引脚，可以看到占空比从0%到100%平滑变化的PWM波形。调整HAL_Delay的参数可以改变呼吸速度。
4. 输入捕获测量按键时长
定时器不仅能输出信号，还能精确测量输入信号的脉宽。下面我们实现按键按下时长的测量。
4.1 输入捕获硬件连接
将按键一端接地，另一端接PA0（TIM2_CH1），同时接一个10kΩ上拉电阻到3.3V。这样按键未按下时PA0为高电平，按下时为低电平。
4.2 CubeMX输入捕获配置
- 配置PA0为TIM2_CH1
- 在TIM2配置中，选择Channel1为Input Capture direct mode
- 设置IC Selection为Direct
- 设置ICPolarity为Falling（捕获下降沿）
- 开启TIM2全局中断
4.3 代码实现
我们需要使用两个变量来记录捕获状态和值：
volatile uint32_t captureStart = 0; volatile uint32_t pulseWidth = 0; void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim->Instance == TIM2) { if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) { // 上升沿 captureStart = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); } else { // 下降沿 pulseWidth = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1) - captureStart; __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING); } } }在主循环中添加显示逻辑，可以通过串口或OLED显示测量到的脉宽值。记得在主函数中启动输入捕获：
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);5. 进阶：PWM输入模式测量频率
对于需要精确测量PWM频率和占空比的场景，STM32提供了专门的PWM输入模式。
5.1 硬件连接
使用两个定时器：
- TIM2产生PWM信号（接PA0）
- TIM1测量该PWM信号（PA8接TIM1_CH1）
5.2 CubeMX配置
- 配置TIM2为PWM输出（同第3节）
- 配置TIM1：
- Channel1为Input Capture direct mode
- Channel2为Input Capture indirect mode
- 触发源选择TI1FP1
- 从模式选择Reset Mode
- IC1和IC2都选择触发信号TI1FP1
5.3 代码实现
uint32_t ic1Value = 0, ic2Value = 0; float dutyCycle = 0, frequency = 0; void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim->Instance == TIM1) { if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1) { // 周期 ic1Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1); } else if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2) { // 占空比 ic2Value = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2); // 计算频率和占空比 frequency = 72000000.0f / (htim1.Instance->PSC + 1) / ic1Value; dutyCycle = (float)ic2Value / ic1Value * 100; printf("Frequency: %.2f Hz, Duty: %.1f%%\r\n", frequency, dutyCycle); } } }在主函数中启动两个定时器：
HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_2);通过调整TIM2的ARR和CCR值，可以产生不同频率和占空比的PWM波，TIM1会精确测量这些参数并通过串口输出。