2. 定时器基础原理：STM32定时器分类与时基单元

定时器这东西，说白了就是单片机的“心跳”。我刚开始做嵌入式那会儿，总觉得定时器不就是计个数嘛，有啥好研究的？后来踩了几个坑才明白——定时器玩不转，PWM、输入捕获、编码器接口这些高级功能根本别想碰。今天咱们就把STM32定时器的老底儿翻出来看看。

2.1 STM32定时器家族：三类定时器

STM32的定时器分三类：基本定时器、通用定时器、高级定时器。它们不是简单的“低配中配高配”关系，而是各有各的专长。

2.2 时基单元结构：定时器的“心脏”

不管哪类定时器，核心都是时基单元。它由三个寄存器组成：预分频器（PSC）、计数器（CNT）、自动重装载寄存器（ARR）。这三个家伙配合工作，决定了定时器的“心跳节奏”。

2.3 预分频器（PSC）详解

预分频器的作用，就是把输入的时钟频率降下来。STM32的PSC是16位的，取值范围0~65535。注意，实际分频系数是 PSC + 1。

计数器时钟频率 = 定时器时钟频率 / (PSC + 1)
定时周期 = (ARR + 1) / 计数器时钟频率

举个例子。假设定时器时钟是72MHz，我想要一个1ms的定时中断：

// 目标：1ms = 0.001s
// 72MHz = 72,000,000 Hz
// 先分频到 72,000 Hz（即每秒钟计数72000次）
// PSC = 72,000,000 / 72,000 - 1 = 999
// 然后 ARR = 72,000 * 0.001 - 1 = 71

// 寄存器配置
TIM2->PSC = 999;    // 预分频值
TIM2->ARR = 71;     // 自动重装载值
TIM2->EGR = TIM_EGR_UG;  // 立即更新寄存器

2.4 自动重装载寄存器（ARR）详解

ARR决定了定时器的溢出周期。计数器从0开始，每来一个时钟脉冲加1，加到ARR的值时，就产生溢出事件，然后计数器清零重新开始。

ARR也是16位的，范围0~65535。但要注意，实际计数值是ARR + 1。为什么？因为计数器是从0开始计数的，0也算一个数。

2.5 计数器模式：向上、向下、中央对齐

通用定时器和高级定时器的计数器有三种工作模式：

• 向上计数模式：从0加到ARR，溢出后回0。最常用。
• 向下计数模式：从ARR减到0，溢出后回到ARR。某些特殊场景用。
• 中央对齐模式：从0加到ARR，再从ARR减到0，来回跑。PWM生成时常用。

我个人习惯，做周期性定时中断就用向上计数模式，简单直接。做PWM时用中央对齐模式，波形更对称。

2.6 定时器初始化流程（代码实战）

说了这么多理论，咱们直接上手配寄存器。下面是一个完整的定时器初始化流程：

void TIM2_Init(void)
{
    // 1. 开启定时器时钟
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;

    // 2. 设置预分频器
    TIM2->PSC = 7199;   // 72MHz / (7199+1) = 10kHz

    // 3. 设置自动重装载值
    TIM2->ARR = 9999;   // 10kHz / (9999+1) = 1Hz = 1秒

    // 4. 立即更新寄存器（影子寄存器生效）
    TIM2->EGR |= TIM_EGR_UG;

    // 5. 清除更新标志位
    TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;

    // 6. 使能更新中断
    TIM2->DIER |= TIM_DIER_UIE;

    // 7. 配置NVIC（中断优先级）
    NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 2);
    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);

    // 8. 启动定时器
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

// 中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if(TIM2->SR & TIM_SR_UIF)
    {
        TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;  // 清除中断标志
        // 用户代码：每1秒执行一次
    }
}

2.7 常见问题与避坑

• 定时器不工作：检查时钟有没有开。RCC那一步最容易忘。
• 时间算不准：确认APB1/APB2的时钟分频系数。STM32的定时器时钟可能和系统时钟不一样。
• 中断不触发：检查NVIC使能了没，中断标志清了没。
• 第一次溢出时间不对：初始化后手动触发UG位，强制更新影子寄存器。