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第六章第一节 TIM 定时中断

ops 2025/7/31 8:52:51

一、TIM（Timer）定时器简介

① 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）

② 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

③ 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

④ 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

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

二、基本定时器

1. 定时器核心工作流程

① 时钟输入：外部/内部高频率时钟信号输入（如 72MHz）

② 预分频器(PSC)：

(1) 作用：降低时钟频率

(2) 公式：实际频率 = 输入频率 / (PSC + 1)

(3) 示例：

③ 计算器(CNT)

(1) 接收分频后的时钟(CK_CNT)

(2) 自动重装寄存器(ARR)

2. 主模式触发 DAC 的功能：能让内部的硬件在不受程序的控制下实现自动运行

三、通用定时器

1. 时钟源输入：

① 内部时钟（CK_INT）：由 RCC 提供的 TIMxCLK 经系统总线驱动，为定时器默认计数基准，稳定且可控。

② 外部触发（ETR）：支持外部引脚输入，可配置极性（上升 / 下降沿）、滤波（消抖）、预分频，适配外部异步信号（如编码器、脉冲触发）

③ 内部触发

2. 捕获 / 比较通道（CC1 - CC4）

① 输入捕获模式：

(1) 流程：通道引脚（TIMx_CHx）信号经滤波、边沿检测后、触发 CNT 值锁存至捕获 / 比较寄存器（CCR），用于频率测量（周期差法）、脉宽测量（上升沿 → 下降沿时间差），适配红外解码、编码器测速等场景。

(2) 预分频与滤波：支持通道级信号调理，消抖并控制捕获触发频率（如每 2 个边沿触发一次捕获），提升抗干扰能力。

② 输出比较模式：

(1) 原理：CNT 与 CCR 值实时比较，触发输出控制模块翻转电平、置位 / 复位，生成 PWM 波形（占空比 = CCR/ARR）、电平翻转信号，直接驱动电机、LED 等外设

(2) 极性与使能：可配置输出高 / 低有效，独立使能通道输出，灵活构建多路 PWM（如电机三相驱动）

四、时序

1. 预分频器时序

① 预分频缓冲器：

(1) 预分频缓冲器主要用于暂存分频器的有效配置参数，避免在写入新参数时，立即改变预分频器的工作状态，导致计数器工作出现紊乱。它保证了预分频器在参数更新时，能够按照一定的时序稳定切换工作模式，确保整个定时器系统稳定、有序地运行。

(2) 工作过程：

初始状态：假设一开始预分频控制寄存器的值为 PSC = 1，预分频缓冲器也加载了这个值，此时预分频器按照 CK_CNT = CK_PSC / (1+1) 的规则，对输入时钟 CK_PSC 进行分频，输出定时器时钟 CK_CNT，计数器在 CNT_EN 使能的情况下，按照这个分频后的时钟频率进行计数。
写入新参数：当向预分频控制寄存器写入新的参数值（比如 PSC = 2）时，新值并不会立即生效，而是先被存储在预分频控制寄存器中。这时候，预分频缓冲器依然保持原来的参数值（PSC = 1），继续按照原有的分频规则输出 CK_CNT，保证计数器能够继续稳定地工作，不会因为新参数的写入而立即改变工作节奏。
更新事件触发：当计数器的计数值达到自动重装载值（ARR）并产生溢出，从而触发更新事件（UEV）时，预分频缓冲器才会从预分频控制寄存器中加载新的参数值（PSC = 2）。加载完成后，预分频器开始按照新的分频规则 CK_CNT = CK_PSC / (2 + 1) 对输入时钟 CK_PSC 进行分频，输出新频率的定时器时钟 CK_CNT ，计数器也随之按照新的时钟频率进行计数。