定时器

定时器分类：

全是自动重装载计数器。

在数据手册中查看：

定时器时钟来源及应用场景：

定时器主从模式：

• 主模式：定时器主动输出：比较输出、产生更新中断等

• 从模式：定时器被动接收输入，输入捕获，其它定时器输入等

计数模式

• 向上计数：

• 向下计数：

• 中心对齐：

事件和中断

在高级定时器中，有重复计数器，于一个分频器，原来溢出一次就触发一次，配置为 N 后，N 次溢出才触发一次。

一、定时中断

定时器本质是计数器。

首先，输入的时钟 CK_INT 决定了计数的快慢，

可以看到，图中的寄存器后面有个黑影，叫做影子寄存器，影子寄存器是实际上起作用的寄存器，但是无法直接操作。。

当修改了自动重载寄存器的值时，

• 设置了直接生效：

• 没设置直接生效：当计数周期结束时，避免在参数更新过程中产生干扰。

当自动重装载寄存器的值等于计数寄存器的值的时候，便会产生中断和其它事件。

定时参数计算

公式推导过程：

（1）计算定时时间

a. 根据频率得到周期：

p 为分频值

b. 定时时间 = n 个周期：

（2）代入 p 和 n

• p = PSC + 1：PSC 是分频系数，为预分频寄存器的值，实际分频比是 PSC + 1。因为硬件是从 0 开始的，计数到 PSC 才会输出一个时钟，也就是 PSC+1 个时钟才会给定时器输入一个时钟，实现 p 倍分频。

• n = ARR + 1：ARR 为重装载寄存器的值。定时器在 CNT== ARR 时会产生中断事件，从 0 到 n 共计 n+1 个数，它在 n+1 的时候会产生中断，也就是会多计一个数，因此如果想计 n 个数就中断，需要将寄存器的值设置为 n-1。感觉不对

-1 的关键原因：硬件计数从 0 到 ARR，共 ARR+1 次

定时器不是在“数次数”，而是在“遍历状态”，而状态编号从 0 到 ARR

百分比和比较值转换

已知占空比：

周期 = Period +1 ，是整数，不是 999 这样的，是1000

所以：

八种主模式：

F0标准库：

void Timer3_Initializes(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  timer_struct = {0};

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

	timer_struct.TIM_RepetitionCounter = 0;   // 重复计数值
	timer_struct.TIM_Period = 1000; 
	timer_struct.TIM_Prescaler =48; 
	timer_struct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 
	timer_struct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &timer_struct);
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update, ENABLE);     // 开中断
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);                         // 开启定时器
}


void TIM3_IRQHandler(void)  
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) 
    {
        // 处理逻辑......
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); 
    }
}

二、从模式

从模式：

• 外部时钟模式

• 复位模式

• 门模式

• 触发模式

触发源：

• 定时器4个输入通道

外部时钟模式

共 7 个源

复位模式

此时定时器的时钟可以选择为：

• 内部时钟

• ETR 外部时钟

触发源还是 7 个：

• ITR0~4、TI1F_ED、TI1FP1、ETR（时钟源为内部时钟时可选择）

触发源触发一下，定时器复位：

• CNT 计数器清零

• 产生定时器更新事件

• 影子寄存器更新到主寄存器

判断更新中断产生的原因：

门模式

就是控制定时器是否工作

比如上升沿开启定时器，下降沿暂停定时器。

触发模式

仅用于启动定时器计数。

配合“单脉冲模式”使用，这个模式就是计数到自动重装载后就停止运行了。

三、输入捕获

输入捕获可用于测量外部信号频率、脉宽、占空比，高级定时器有4个输入通道，4个输出通道。

输入捕获只有一个中断事件（捕获N次时触发）。

信号处理流程：

1. 信号进来后，首先进入滤波器去除干扰

2. 接着边沿检测器检测是上升沿还是下降沿

3. 根据上面的流程图，信号会进入特定的预分频器处理，会产生中断

4. 最后“捕获/比较寄存器”会计数，当这个值达到了“自动重装载寄存器”的值，便会产生中断

信号选择：

• 直接信号 ：信号来自自己的通道为直接。

• 间接信号：信号来自其它通道为间接。通道1和2为一对，通道3和4为一对，可组合使用。

• TRC信号：

  • 其他定时器信号输入

  • TI1F_ED：捕获通道1的上升沿和下降沿信号，直接可产生中断事件，不用经过分频器再产生

信号的选择丰富多样，根据实际使用场景选择。

电机中的三相霍尔传感器可以用到，信号输出给通道1。

TRGI 是定时器的触发输入信号，它连接到了定时器内部的 从模式控制器（Slave Mode Controller），可以用来：

• 作为计数器的时钟源

• 触发定时器启动、复位

同时产生 TGI 中断信号，这个是写代码的中断处理函数。

TRGO 信号：由触发控制器产生的硬件触发信号，

• 可触发DAC/ADC外设

• 可触发其它定时器，就是其它定时器的ITR输入信号

八种从模式：

（1）输入捕获用于测量频率

（1）输入捕获用于测量占空比

（1）输入捕获用于测量脉宽

脉宽是一个周期内高电平的持续时间。

测量脉宽：一个通道捕获上升沿，一个捕获下降沿

脉宽 = （大值 - 小值）*

计数

PWM 测量

定时器同时启动

定时器级联

一个定时器的 TRGO 接另一个定时器的 TRGI，这样串联起来。

例如：

举个例子，实际上不会这么用。

编码器接口

定时器支持增量型旋转编码器功能，免去了手写中断捕获逻辑，节省 CPU 资源。

编码器有两个接口，称为通道 A 和通道 B，分别输出占空比为 50% 的 PWM 方波，旋转时通道 A 和 B 相位差为90°

• 空闲：统一输出低电平或高电平

• 顺时针（CW）旋转：A 相领先 B 相 90°，或者相反。

• 逆时针（CCW）旋转：B 相领先 A 相 90°，或者相反。

不同的编码器，它的输出行为不一样，例如：

该编码器的行为：

• 空闲时：输出低电平

• 24° (15Detent)：每 24° 有一个点位，共 15 个点位，也就是旋转一圈输出 15 个上升沿（如果默认是高电平那就是下降沿）。

• Detent 表示有机械卡位，不能连续旋转。

• 顺时针旋转：A 相领先 B 相90°

• 逆时针旋转：B 相领先 A 相90°

判断旋转方向：

• 顺时针：A 上升沿时 B 为低电平

• 逆时针：A 上升沿时 B 为高电平

定时器自带编码器功能，正转时数值+1，反转时数值-1，数值保存在定时器的计数寄存器中，定时器中的编码器对上下边沿都处理。

如何理解这个图？

• 【TI1FP1 信号】在【上升】沿的时候，如果【TI2FP2 信号】为【高】电平，则【向下计数】

• 【TI1FP1 信号】在【上升】沿的时候，如果【TI2FP2 信号】为【低】电平，则【向上计数】

【仅在TI1计数】时，此时检测的是 TI1FP1 的信号，如果在上升沿的时候 T21FP2 的电平为高电平，则向下计数；反之则向上计数。

对于这个编码器，将A通道接TI1，B接TI2，则数值增加表示顺时针旋转，数值减小表示逆时针旋转。

编码器的数值保存在 CNT 计数器中，所以每个定时器只能处理一个编码器。

怎么在代码里知道是正转还是反转呢？

输入异或功能

霍尔传感器

三、PWM 输出

用到定时器的输出比较功能。

和定时中断一样，先计算设置PWM的频率。

然后设置【捕获/比较寄存器】的值，。

每计一个数，比较计数器和捕获/比较寄存器的值，

计数的

PWM 模式

互补输出

死区插入

刹车功能

其它应用

定时器作为时基

定时器触发ADC

定时器用于消抖

例如，在分布式 IO 的数字量输入模块中，有16个通道，每个通道都需要做消抖处理，如果用一般的做法 delay_ms 阻塞等待，那16个通道的延时是不可接受的，造成系统响应不及时，会错过一些信号的输入。

比如在给第2个通道消抖，但此时第8个通道输入了，等第2个通道消抖结束，第8个通道的信号也结束了，那就错过了第8个通道，这个系统就是不可用的了。

定时器设置为 1 ms，然后在