【STM32】TIM定时器

第一部分：定时器基本定时的功能；

第二部分：定时器的输出比较功能；

第三部分：定时器输入捕获的功能；

第四部分：定时器的编码接口。

1 TIM简介

TIM（Timer）定时器；
定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断（定时触发中断）；
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时（72M/65536/65536，再取倒数）；
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能；
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型。

1.1 定时器类型

类型	编号	总线	功能
高级定时器	TIM1、TIM8	APB2	拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能
通用定时器	TIM2、TIM3、TIM4、TIM5	APB1	拥有基本定时器全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能
基本定时器	TIM6、TIM7	APB1	拥有定时中断、主模式触发DAC的功能

STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4

1.1.1 基本定时器

基本定时器框图：拥有定时中断、主模式触发DAC的功能

下面三部分预分频器、计数器、自动重装载寄存器构成最基本的计数计时电路，因此叫时基单元。

预分频器之前连接的是基准计数时钟的输入，可以认为连接到了输入端，也就是CK_INT(72MHz)

预分频器对72MHz的计数时钟进行分频，预分频器写0就是不分频，写1就是二分频36MHz......，所以预分频器的值和实际的分频系数相差1，即实际分频系数=预分频器的值 + 1。这个预分频器是16位的，所以最大值是65535，也就是65536分频。

然后是计数器，计数器可以对预分频器后的计数时钟进行计数，计数时钟每来一个上升沿，计数器就加1，这个计数器也是16位的，所以里面的值可以从0一直加到65535，再加的话，计数器就会从0开始。所以计数器的值在计时过程中会不断的自增运行，当自增运行到目标值时，产生中断，那就完成了定时的任务，所以还需要一个存储目标值的寄存器，那就是自动重装载寄存器。

自动重装载寄存器也是16位的，它存储的就是我们写入的计数目标，在运行过程中，计数器值不断自增，自动重装载寄存器的值是固定的，当计数值等于自动重装值时，也就是计时时间到了，此时会产生一个中断信号，并且清零计数器，计数器自动开始下一次的计数计时。

UI那里向上的折线，代表这里会产生中断信号，像这种计数值等于重装值产生的中断，称为"更新中断"，这个更新中断会通往NVIC，再配置好NVIC的定时器通道，那定时器的更新中断就能够得到CPU的响应了。

U向下的折线，代表这里会产生一个事件，这里对应的事件称为"更新事件"，更新事件不会触发中断，但是可以触发内部其它电路的工作。

总结：从基准时钟，到预分频器，再到计数器，计数器自增，同时不断与自动重装寄存器进行比较，它俩值相等时，即计时时间到，这时会产生一个更新中断和更新事件，CPU响应更新中断，就完成定时中断的任务了。

主模式触发DAC（数字/模拟转换模块）功能：它能让内部的硬件在不受程序的控制下实现自动运行。

用途：在使用DAC的时候，可能会用DAC输出一段波形，那就需要每隔一段时间来触发一次DAC，让它输出下一个电压点。如果用正常的思路实现，就是先设置一个定时器产生中断，每隔一段时间在中断函数中调用代码手动触发一次DAC转换，然后DAC输出，这样也是没问题的，但是会使主程序处于频繁被中断的状态，会影响主程序的运行和其它中断的响应，所以定时器设置了一个主模式，使用这个主模式可以把定时器的更新事件映射到触发输出（Trigger Out, TRFO）的位置，然后TRGO直接接到DAC的触发转换引脚上，这样定时器的更新就不需要通过中断来触发DAC转换了，仅需要把更新事件通过主模式映射到TRGO，然后TRGO就会直接去触发DAC了，整个过程不需要软件的参与，实现了硬件的自动化，这就是主模式的作用。

1.1.2 通用定时器

复杂很多，中间部分还是时基单元

通用计数器那种模式是向上计数，即自增；通用定时器和高级定时器还支持向下计数模式（向下自减，减到0，再回到重装值申请中断）和中央对齐模式（先向上自增到重装值，申请中断，再向下自减，减到0，申请中断）

这部分是内外时钟源选择和主从触发模式的结构了。对于基本定时器而言，定时只能选择内部时钟，也就是系统频率72MHz；到了通用定时器这里，时钟源不仅可以选择内部的72MHz时钟，还可以选择外部时钟。第一个外部时钟来自TIMx_ETR引脚上的外部时钟，这个ETR（External）引脚的位置，参考引脚定义表。

TIM2_CH1_ETR的意思是TIM2的CH1和ETR都是复用在这个位置，即PA0引脚。

这里就可以在TIM2的ETR引脚，也就是PA0上接一个外部方波时钟，然后配置一下内部的极性选择、边沿检测和预分频器电路，再配置一下输入滤波电路（对输入波形进行滤波），滤波后的信号，兵分两路，上面一路ETRF进入触发控制器，紧跟着就可以选择作为时基单元的时钟了，这一路电路称为"外部时钟模式2"。

除了外部ETR引脚可以提供时钟外，下面还有一路可以提供时钟，就是TRGI(Trigger In)，它主要的作用是用作触发输入来使用的，这个触发输入可以触发定时器的从模式。暂时可以把TRGI看作外部时钟的输入来看，这一路称为"外部时钟模式1"。通过这一路的外部时钟有ETR引脚的信号、ITR信号（ITR信号来自其他定时的TRGO处，连接方式见下图：TIM2的ITR0连到TIM1的TRGO上，TIM2的ITR1连到TIM8的TRGO上，TIM2的ITR2连到TIM1的TRG3上，TIM2的ITR3连到TIM4的TRGO上），可以实现定时器级联的功能。