定时器基础：STM32定时器家族

说到定时器，我刚开始学STM32时也觉得挺简单的——不就是计时嘛。后来做项目才发现，这玩意儿的水比想象中深得多。你想想看，一个电机控制项目，PWM频率不对，电机就嗡嗡响；一个脉冲采集项目，输入捕获没配好，数据全乱套。嗯，今天我们就把它彻底搞明白。

STM32定时器家族

STM32的定时器分三类：基本定时器、通用定时器、高级定时器。它们的关系有点像汽车——基本型是代步车，通用型是家用SUV，高级型就是带越野套装的顶配版。

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	定时中断、软件延时
通用定时器	TIM2~TIM5	PWM、输入捕获、输出比较	电机控制、信号测量
高级定时器	TIM1、TIM8	互补PWM、刹车功能、死区插入	三相电机、电源变换

我个人习惯，做普通LED呼吸灯用通用定时器就够了。但如果你要驱动无刷电机，必须上高级定时器——它的死区插入功能是硬件级的，软件模拟根本做不到那么精准。

定时器时钟源与时基单元

定时器要工作，首先得有时钟。STM32的定时器时钟源有几种选择：

• 内部时钟（CK_INT）——来自APB总线，最常用
• 外部时钟模式1（TIx）——从GPIO引脚输入
• 外部时钟模式2（ETR）——专用外部触发引脚
• 内部触发（ITRx）——其他定时器级联

我在项目中遇到过一个问题：用外部脉冲计数时，信号频率太高导致漏计数。后来查手册才发现，外部时钟模式1的最大频率不能超过APB时钟的1/4。这个坑，我踩过一次就记住了。

时基单元是定时器的核心，它由三个寄存器组成：

• 预分频器（PSC）——对时钟分频，16位，范围0~65535
• 自动重装载寄存器（ARR）——决定计数周期
• 计数器（CNT）——当前计数值

计算公式很简单：

定时频率 = 时钟频率 / (PSC + 1) / (ARR + 1)
定时周期 = 1 / 定时频率

举个例子，APB时钟72MHz，要产生1ms中断：

PSC = 71  // 72MHz / (71+1) = 1MHz
ARR = 999 // 1MHz / (999+1) = 1kHz → 1ms

PWM与输入捕获概念

这两个功能是定时器最常用的外设接口。说白了，PWM是定时器往外发信号，输入捕获是定时器往里收信号。

PWM（脉冲宽度调制）

PWM的核心思想：通过调节高电平占整个周期的比例（占空比），来模拟不同的电压值。频率固定，占空比可变。

STM32的PWM生成原理：

• 计数器CNT从0开始向上计数
• 当CNT < CCR（捕获比较寄存器）时，输出高电平
• 当CNT >= CCR时，输出低电平
• CNT达到ARR后归零，重新开始

占空比 = CCR / (ARR + 1) × 100%

// LL库配置PWM示例
LL_TIM_EnableCounter(TIM2);
LL_TIM_OC_EnablePreload(TIM2, LL_TIM_CHANNEL_CH1);
LL_TIM_OC_SetCompareCH1(TIM2, 500);  // 50%占空比（假设ARR=999）

输入捕获

输入捕获是用来测量外部信号的。它可以捕获到外部信号的上升沿或下降沿，并记录下当时的CNT值。通过两次捕获的差值，就能算出信号的周期或脉宽。

典型应用场景：

• 测量PWM信号的频率和占空比
• 编码器转速测量
• 超声波测距（测量回波脉宽）

输入捕获的配置步骤：

1. 设置GPIO为复用功能输入
2. 配置定时器的捕获通道（选择上升沿/下降沿）
3. 使能捕获中断
4. 在中断中读取CCR值并计算

// LL库配置输入捕获示例
LL_TIM_IC_Config(TIM3, LL_TIM_CHANNEL_CH1, 
                 LL_TIM_ACTIVEINPUT_TI1FP1,
                 LL_TIM_IC_POLARITY_RISING,
                 LL_TIM_IC_PRESCALER_DIV1,
                 LL_TIM_IC_FILTER_FDIV1);
LL_TIM_EnableIT_CC1(TIM3);
LL_TIM_EnableCounter(TIM3);

定时器知识体系总览

下面这张图把本章的核心知识点串起来了，你可以对照着理解：

这张图把定时器从分类到时基单元，再到PWM和输入捕获，最后到应用场景的完整链路展示出来了。你写代码的时候，脑子里要有这张图——知道自己现在配置的是哪个模块，它跟其他模块是什么关系。