十六、定时器原理介绍

1. 定时器基础知识

1.1 什么是定时器

  定时器是单片机内部集成，可以通过编程控制。单片机的定时功能是通过计数来实现的，当单片机每一个机器周期产生一个脉冲时，计数器就加一。定时器的主要功能是用来计时，时间到达之后可以产生中断，提醒计时时间到，然后可以在中断函数中去执行功能。比如我们想让一个led灯1秒钟翻转一次，就可以使用定时器配置为1秒钟触发中断，然后在中断函数中执行led翻转的程序。

1.2 STM32定时器

  中等容量的STM32F103C8T6一共有7个定时器，包括1个高级控制定时器、3个通用定时器、2个看门狗定时器和Systick定时器。

1.3 高级定时器

  高级控制定时器(TIM1)由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的预分频器 驱动。

  它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获)，或者产生输出波形(输出比较、 PWM、嵌入死区时间的互补PWM等)。

  使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几 个毫秒的调节。

  高级控制定时器(TIM1和TIM8)和通用定时器(TIMx)是完全独立的，它们不共享任何资源。

高级定时器的主要特性如图所示。

关于更多高级定时器的功能描述可以查看数据手册的第17页。

1.4 通用定时器

  通用定时器TIM2、TIM3和TIM4是4通道独立定时器，支持输入捕获和输出比较，可以产生PWM信号控制电机和电源管理。

主要特性如图所示：

关于更多通用定时器的功能描述可以查看数据手册的第18页。

2. 定时器基本参数

2.1 预分频

  预分频器可以将定时器的时钟(TIMER_CK)频率按1到65536之间的任意值分频，分频后的时钟PSC_CLK驱动计数器计数。分频系数受预分频器TIMERx_PSC控制。这个控制寄存器带有缓冲器，它能够在运行时被改变。新的预分频器的参数在下一次更新事件到来时被采用。

分频器的分频公式为：

2.2 向上计数模式

  计数器从0开始向上连续计数到自动加载值（定义在TIMERx寄存器中），一旦计数器计数到自动加载值，会重新从0开始向上计数并产生上溢事件。

2.3 更新事件

  更新事件是当计数器上溢或者下溢而开始新的计数周期时触发的。更新事件可以触发DMA请求，以用于在下一个计数周期开始时及时更新定时器的运行参数，特别适合用于实时控制。

3. 定时器应用

  如果项目中需要定时执行或者需要重复执行一定的工作， 定时器的使用尤为重要。在下一章将会介绍如何去配置定时器，定时1秒钟进入一次中断，然后在定时器中断服务函数中实现1秒钟led电平状态翻转1次。最后实现的效果就是led亮1秒钟灭1秒钟。