STM32定时器原理

一、简介

不同的芯片定时器的数量不同，STM32F10x中一共有11个定时器，其中2个高级控制定时器，4个普通定时器和2个基本定时器，以及2个看门狗定时器和1个系统嘀嗒定时器。

• 基本定时器：TIM6、TIM7是基本定时器，只能向上计数，具备定时功能，没有外部IO口，所以不具备捕获和通道比较
• 通用定时器：TIM2、TIM3、TIM4、TIM5是通用定时器，可以向上计数、向下计数、向上/下计数，具备时器功能、输出比较、输入捕捉，每个通用定时器具有4个外部IO口。
• 高等定时器：TIM1、TIM8是高等定时器，可以向上计数、向下计数、向上/下计数，具备时器功能、输出比较、输入捕捉、输出三相电机互补信号，每个高等定时器有8个外部IO口。
  
  定时器分类：

定时器种类	计数器分别率	计数类型	产生DMA请求	捕获/比较通道	互补输出	应用场景
基本定时器(TIM6,TIM7)	16	向上	可以	4	无	主要应用于驱动DAC
通用定时器(TIM2-TIM5)	16	向上、向下 、向上/下	可以	4	无	定时器计数，PWM输出，输入捕获，输出比较
高级定时器(TIM1,TIM8)	16	向上、向下 、向上/下	可以	4	有	定时器计数，PWM输出，输入捕获，输出比较，输出三相电机互补信号

二、定时器框图

1. 基本定时器框图
   
   
   
   从图中可知，基本计时器的来源只有一个，并且来自内部时钟TIMxCLK，该时钟为经过APB1预分频器分频后提供，基本定时器跟APB1总线时钟的关系如下：

• 如果APB1预分频系数为1，则基本定时器的时钟等于APB1总线时钟。
• 如果APB1预分频系数不为1，则基本定时器的时钟等于APB1总线时钟经过分频后的2倍。

比如APB1总线经过2分频后的时钟为36MHZ，那么基本定时器的时钟就是72MHZ3（36*2）。

• 预分频器：用来驱动基本定时器的计数器计数。基本定时器的预分频器是一个16位的预分频器，预分频器可以对定时器时钟进行1~65536之间的任何一个数进行分频。计算方式如下：
  
  计算方式如下：
  
  　　定时器工作时钟 = 来自APB1的时钟/（预分频系数+1）
• CNT计数器：该计数器能能向上计数，最大计数值位65535。基本定时器的计数器从0开始向上计数，当计数器的值与自动重装载寄存器相等时产生更新事件，并清零从头开始计数。
• 自动重装载寄存器：该寄存器装着计数器能计数的最大数值。当基本定时器的计数器计数到这个值的时候，如果使能了中断。定时器就会产生溢出中断。

1. 通用定时器框图
   
   
   
   从图中可以看出来，通用定时器的时钟来源一共有4个：

• 内部时钟(CK_INT)
• 外部时钟模式1：外部输入脚(TIMx_CHx)
• 外部时钟模式2：外部触发输入(TIMx_ETR)
• 内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。
  
  通过基本定时器与通用定时器框图的对比，可以看出通用定时器多了3个时钟输入源，4个TIMx_CHx捕获通道，4个TIMx_CHx比较通道，现在可以很容易的看明白通用定时器的框图。对于通用定时器，常用的时钟源是内部时钟(CK_INT)用法和基本定时器的使用方法一直。

1. 高级控制定时器框图
   
   
   
   从图中可以看出，高级定时器比通用定时器多了，输入通道TIMx_BKIN，比较通道多了DTG寄存器已经输出通道TIMx_CHxN

三、定时器的时间计算

　　定时器的计数次数由自动重装载寄存器决定的，计数器从0开始向上计数，当计数器的值与自动重装载寄存器相等时，产生溢出。所以定时器的溢出时间计算公式如下：

　　Time = （ PSC + 1 ）（ ARR + 1 ）/ TIMxCLK（us）

ARR是自动重装载寄存器的值、TIMxCLK是时钟频率、PSC是预分频的值。

假设基本定时器TIMxCLK = 72MHZ，PSC = 71，ARR = 999，那么定时器的溢出时间为：

　　Time = （ 71 + 1 ） （ 71 + 1 ）/ 72 = 1000（us） = 1（ms）

参考文献

STM32F103ZET6的基本定时器：https://www.cnblogs.com/h1019384803/p/11032712.html

菜鸟必看 | STM32通用定时器功能和用法：https://www.sohu.com/a/127978571_464086

STM32定时器功能概括：https://blog.csdn.net/qq_43460106/article/details/108401593