4. CMS32 定时器：从 SysTick 到输入捕获的实战之路

定时器，说白了就是单片机的“心跳”。没有它，你连个精准的延时都做不了。CMS32 系列在这方面做得挺实在——从最简单的 SysTick 到高级的输入捕获，一套下来基本覆盖了嵌入式开发的常见需求。

我个人习惯把定时器分成三类：系统节拍器（SysTick）、通用定时器（TIM）、以及高级定时器。今天咱们重点聊前两个，PWM 和输入捕获也会手把手带大家过一遍。

4.1 SysTick：系统的心跳

SysTick 是 Cortex-M 内核自带的 24 位递减计数器。它不属于芯片厂商的外设，而是 ARM 内核的标配。这意味着什么？你写的 SysTick 代码，换到任何 Cortex-M 芯片上都能跑。

我在项目中经常用它做两件事：

• 操作系统的心跳：FreeRTOS 的滴答定时器就是靠它
• 精准延时：比软件循环靠谱得多

配置代码其实很简单：

// SysTick 配置示例：1ms 中断一次
// 假设系统时钟 48MHz
#define SYSTICK_LOAD  (48000000 / 1000 - 1)  // 1ms

void SysTick_Init(void)
{
    // 1. 设置重装载值
    SysTick->LOAD = SYSTICK_LOAD;
    
    // 2. 清空当前计数值
    SysTick->VAL = 0;
    
    // 3. 配置时钟源和使能中断
    //    CLKSOURCE=1 使用系统时钟
    //    TICKINT=1   使能中断
    //    ENABLE=1    启动定时器
    SysTick->CTRL = (1 << 2) | (1 << 1) | (1 << 0);
}

// 中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{
    // 每 1ms 进入一次
    // 可以在这里做系统节拍计数
    g_sys_tick++;
}

4.2 通用定时器 TIM：真正的多面手

SysTick 虽然好用，但只有一个。真正干活还得靠通用定时器。CMS32 的 TIM 模块，我总结下来有这几个核心能力：

功能	说明	典型应用
基本定时	向上/向下计数，可产生中断	周期性任务调度
PWM 输出	多通道独立占空比控制	电机调速、LED 调光
输入捕获	捕获外部信号边沿	频率测量、脉冲宽度测量
编码器接口	正交解码	电机转速/位置检测

嗯，这里要注意：CMS32 的 TIM 有多个实例，每个的寄存器基地址不同，但结构体定义是一样的。写驱动时可以用指针数组来管理，代码会清爽很多。

4.3 定时器中断实战：精准定时

先来个最基础的——定时器中断。说白了就是让定时器数到某个值，然后跳进中断函数。

// TIM 定时中断配置
// 目标：100ms 中断一次，时钟 48MHz，预分频 48000-1

void TIM_Init(void)
{
    // 1. 使能 TIM 时钟（以 TIM0 为例）
    RCC->APB1ENR |= (1 << 0);  // TIM0 时钟使能
    
    // 2. 配置预分频器
    //    计数器时钟 = 48MHz / 48000 = 1kHz
    TIM0->PSC = 48000 - 1;
    
    // 3. 设置自动重装载值
    //    100ms = 100 次计数 @ 1kHz
    TIM0->ARR = 100 - 1;
    
    // 4. 清空计数器
    TIM0->CNT = 0;
    
    // 5. 使能更新中断
    TIM0->DIER |= (1 << 0);  // UIE 位
    
    // 6. 使能 NVIC 中断
    NVIC_EnableIRQ(TIM0_IRQn);
    
    // 7. 启动定时器
    TIM0->CR1 |= (1 << 0);  // CEN 位
}

// 中断服务函数
void TIM0_IRQHandler(void)
{
    // 检查更新中断标志
    if(TIM0->SR & (1 << 0))
    {
        // 清除标志位
        TIM0->SR &= ~(1 << 0);
        
        // 用户代码：每 100ms 执行一次
        g_tim_flag = 1;
    }
}

4.4 PWM 输出：让 LED 呼吸起来

PWM 输出，说白了就是让定时器的输出引脚按照你设定的占空比翻转。CMS32 的 TIM 支持边沿对齐和中心对齐两种模式。

我个人习惯用边沿对齐模式，配置起来更直观：

// PWM 输出配置
// 目标：1kHz PWM，50% 占空比
// 使用 TIM0 的通道 1（CH1）

void PWM_Init(void)
{
    // 1. 时钟和 GPIO 配置（略）
    //    注意：PWM 输出引脚要配置为复用推挽输出
    
    // 2. 配置 TIM 时基
    TIM0->PSC = 48 - 1;       // 48MHz / 48 = 1MHz
    TIM0->ARR = 1000 - 1;     // 1MHz / 1000 = 1kHz
    
    // 3. 配置通道 1 为 PWM 模式 1
    //    OC1M = 110 (PWM 模式 1)
    //    OC1PE = 1 (预装载使能)
    TIM0->CCMR1 |= (6 << 4) | (1 << 3);
    
    // 4. 设置占空比：50%
    TIM0->CCR1 = 500;
    
    // 5. 使能通道 1 输出
    TIM0->CCER |= (1 << 0);  // CC1E 位
    
    // 6. 使能预装载寄存器
    TIM0->CR1 |= (1 << 4);   // ARPE 位
    
    // 7. 启动定时器
    TIM0->CR1 |= (1 << 0);   // CEN 位
}

// 动态修改占空比
void PWM_SetDuty(uint16_t duty)
{
    TIM0->CCR1 = duty;
}

你想想看，如果让占空比从 0 慢慢增加到 1000，再从 1000 减到 0，LED 就会像呼吸一样亮暗变化。这就是呼吸灯的原理。

4.5 输入捕获：测量外部信号的频率

输入捕获，说白了就是定时器“偷看”外部引脚的电平变化。当检测到上升沿或下降沿时，它会立刻把当前计数器的值锁存到捕获寄存器里。

我在项目中用它来测量 PWM 遥控信号的脉宽：

// 输入捕获配置
// 测量外部信号的频率
// 使用 TIM0 的通道 1（CH1）

void InputCapture_Init(void)
{
    // 1. GPIO 配置为输入模式（略）
    
    // 2. 配置 TIM 时基
    TIM0->PSC = 48 - 1;       // 1MHz 计数频率
    TIM0->ARR = 0xFFFF;       // 最大计数值
    
    // 3. 配置通道 1 为输入捕获
    //    CC1S = 01 (映射到 TI1)
    //    IC1PSC = 00 (无预分频)
    //    IC1F = 0000 (无滤波)
    TIM0->CCMR1 |= (1 << 0);
    
    // 4. 配置捕获边沿：上升沿
    TIM0->CCER |= (1 << 0);  // CC1E = 1, CC1P = 0
    
    // 5. 使能捕获中断
    TIM0->DIER |= (1 << 1);  // CC1IE 位
    
    // 6. 使能 NVIC
    NVIC_EnableIRQ(TIM0_IRQn);
    
    // 7. 启动定时器
    TIM0->CR1 |= (1 << 0);
}

// 捕获中断处理
uint32_t g_capture_val;
uint8_t  g_capture_flag;

void TIM0_IRQHandler(void)
{
    if(TIM0->SR & (1 << 1))  // CC1IF 标志
    {
        TIM0->SR &= ~(1 << 1);
        
        // 读取捕获值
        g_capture_val = TIM0->CCR1;
        g_capture_flag = 1;
    }
}

4.6 知识结构总览

下面这张图把 CMS32 定时器的知识体系串起来了。你可以把它当作学习路线图：

4.7 实战要点总结

最后，我把这章的核心要点整理成清单，方便你复习：

1. SysTick：24 位递减计数器，内核自带，适合做系统心跳和延时
2. 定时器中断：配置 PSC 和 ARR 决定中断频率，别忘了清标志位
3. PWM 输出：CCR 控制占空比，ARR 控制频率，注意引脚要配成复用功能
4. 输入捕获：捕获边沿事件，测量脉宽或频率，注意溢出处理
5. 避坑：时钟使能、中断优先级、标志位清除顺序——这三样出问题最多