2. STM32定时器原理：通用定时器与高级定时器结构、时钟源选择、时基单元配置

定时器是STM32里最常用的外设之一。说白点，它就是一块能精确计时的硬件。PWM信号、电机控制、舵机驱动，全都离不开它。我刚开始学的时候，总觉得定时器配置很绕，后来发现只要抓住三个核心——时钟源、时基单元、输出通道，基本就通了。

2.1 定时器家族：你用的是哪一类？

STM32的定时器分三类：基本定时器、通用定时器、高级定时器。咱们做PWM控制，主要用后两种。

类型	典型型号	主要功能	适用场景
基本定时器	TIM6、TIM7	基础计时、触发DAC	简单延时、定时中断
通用定时器	TIM2~TIM5	PWM输出、输入捕获、编码器接口	舵机控制、电机测速
高级定时器	TIM1、TIM8	互补PWM、死区插入、刹车功能	无刷电机、H桥驱动

我个人习惯：做舵机控制用通用定时器就够了。做直流电机或步进电机，尤其是需要互补PWM的场合，直接上高级定时器。

2.2 定时器内部结构：一张图看懂

下面这张图是我自己画的通用定时器结构简图。你看一遍，基本就明白数据怎么流了。

你看，数据从左往右流：时钟源 → 时基单元 → 输出通道。时基单元是心脏，输出通道是手脚。

2.3 时钟源选择：定时器的“心跳”从哪来？

定时器要工作，必须先有时钟。STM32给定时器准备了四种时钟源：

• 内部时钟（CK_INT）：来自APB总线，最常用。我99%的项目都用这个。
• 外部时钟模式1（TIx）：从某个GPIO引脚输入，用于外部信号计数。
• 外部时钟模式2（ETR）：专用ETR引脚，速度更快。
• 内部触发（ITRx）：一个定时器去触发另一个，实现级联。

2.4 时基单元配置：三个寄存器搞定一切

时基单元是定时器的核心。它由三个寄存器组成：

• PSC（预分频器）：把时钟频率降下来。16位，可设0~65535。
• CNT（计数器）：真正计数的家伙。16位或32位，取决于定时器型号。
• ARR（自动重装载）：计到多少就归零。16位，决定PWM周期。

计算公式很简单：

定时器频率 = 时钟源频率 / (PSC + 1)
PWM周期    = (ARR + 1) / 定时器频率

举个例子。假设时钟源是72MHz，我想输出50Hz的PWM（舵机标准频率）：

先设PSC = 71，得到定时器频率 = 72MHz / 72 = 1MHz
再设ARR = 19999，得到PWM周期 = 20000 / 1MHz = 20ms = 50Hz

嗯，这里要注意：PSC和ARR都是加1再参与运算的。我刚开始写代码时老忘记这个+1，结果频率总是不对。

2.5 高级定时器的特殊配置

高级定时器（TIM1、TIM8）比通用定时器多了几个东西：

• 重复计数器（RCR）：控制多少个更新事件后才产生中断。做电机控制时很有用。
• 死区插入：互补PWM之间插入一段延迟，防止上下桥臂直通。
• 刹车功能（BKIN）：紧急情况下强制关闭PWM输出。

2.6 配置流程：三步走

不管用哪个定时器，配置流程都差不多：

1. 使能时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd() 或 RCC_APB2PeriphClockCmd()。
2. 配置时基：TIM_TimeBaseInit()，填PSC、ARR、计数模式。
3. 配置输出：TIM_OC1Init()，设PWM模式、极性、CCR值。

下面是一个完整的初始化代码示例，输出50Hz、占空比7.5%的PWM（舵机中位）：

void TIM2_PWM_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

    // 1. 使能时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 2. 配置PA0为TIM2_CH1复用输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 3. 配置时基：72MHz / 72 = 1MHz, ARR=19999 => 50Hz
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 19999;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 4. 配置PWM输出：占空比 = 1500/20000 = 7.5%
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1500;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

    // 5. 使能定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

这段代码我用了很多年，基本没改过框架。你只要改PSC、ARR、Pulse三个值，就能适配不同的电机和舵机。

2.7 常见问题与排查

现象	可能原因	排查方法
PWM无输出	GPIO未配置复用功能	检查GPIO_Mode是否为AF_PP
频率不对	PSC或ARR计算错误	用示波器实测，反推实际分频值
占空比不准	CCR值超出ARR范围	确保CCR ≤ ARR
高级定时器无输出	未使能主输出	调用TIM_CtrlPWMOutputs(TIMx, ENABLE)