STM32定时器基础：分类、工作原理与核心应用

各位同学，咱们今天聊聊定时器。说实话，定时器是STM32里我打交道最多的外设之一。刚入行那会儿，我总觉得定时器不就是数数嘛，有什么难的？直到有一次做电机控制项目，PWM频率抖动导致电机异响，排查了整整两天——最后发现是定时器配置时预分频器没算对。从那以后，我对定时器就多了几分敬畏。

这一章，咱们把定时器的底裤扒干净。从分类到原理，从中断到PWM，一步到位。

定时器家族：三类定时器，各司其职

STM32的定时器分三类：基本定时器、通用定时器、高级定时器。说白了，就是低配、中配、高配。

定时器工作原理：从时钟到计数，再到中断

定时器工作的核心，就三句话：

1. 时钟源提供节拍
2. 预分频器（PSC）把节拍降速
3. 计数器（CNT）按降速后的节拍累加

举个例子。假设时钟源是72MHz，预分频器设为7200-1，那计数器每加1，实际耗时就是：

定时器时钟 = 72MHz / 7200 = 10kHz
每个计数周期 = 1 / 10kHz = 100μs

计数器从0累加到自动重装载值（ARR），产生一次更新事件。如果使能了中断，就会触发定时器中断。

嗯，这里要注意：PSC和ARR都要减1，因为寄存器是从0开始计数的。我见过不少新手在这里翻车，算出来的时间总是差一个数。

定时器中断：让CPU从轮询中解放

定时器中断，说白了就是让定时器自己干活，干完了喊一声。CPU不用一直盯着。

配置步骤其实很简单：

1. 使能定时器时钟
2. 配置PSC和ARR
3. 使能更新中断
4. 使能定时器
5. 编写中断服务函数

代码示例（以TIM2为例，1ms中断一次）：

// 定时器初始化
void TIM2_Init(void)
{
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;   // 使能TIM2时钟
    TIM2->PSC = 72 - 1;                    // 72MHz / 72 = 1MHz
    TIM2->ARR = 1000 - 1;                  // 1MHz / 1000 = 1kHz → 1ms
    TIM2->DIER |= TIM_DIER_UIE;            // 使能更新中断
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;              // 使能定时器

    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);              // 使能NVIC中断
    NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 2);         // 设置优先级
}

// 中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if(TIM2->SR & TIM_SR_UIF)              // 检查更新中断标志
    {
        TIM2->SR = ~TIM_SR_UIF;            // 清除标志位
        // 用户代码：LED翻转、数据采集等
    }
}

PWM输出：定时器最常用的高级功能

PWM，脉冲宽度调制。说白了就是通过调节高电平占空比，模拟出不同的电压效果。呼吸灯、舵机、电机调速，全靠它。

PWM的核心参数就两个：

• 频率：由PSC和ARR决定
• 占空比：由比较值（CCR）决定

配置PWM的步骤：

1. 配置定时器为PWM模式
2. 设置输出通道对应的GPIO为复用功能
3. 设置PSC和ARR确定频率
4. 设置CCR确定占空比
5. 使能输出和定时器

代码示例（TIM3通道1，PA6输出，50Hz，50%占空比）：

void PWM_Init(void)
{
    // 1. 使能时钟
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN;
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

    // 2. 配置GPIO为复用功能
    GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER6_1;   // 复用模式
    GPIOA->AFR[0] |= 2 << (6 * 4);        // AF2 = TIM3_CH1

    // 3. 配置定时器
    TIM3->PSC = 72 - 1;                    // 1MHz
    TIM3->ARR = 20000 - 1;                 // 1MHz / 20000 = 50Hz

    // 4. 配置PWM模式
    TIM3->CCMR1 |= (6 << 4);               // PWM模式1
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC1E;           // 使能输出

    // 5. 设置占空比
    TIM3->CCR1 = 10000;                    // 50%占空比

    // 6. 使能定时器
    TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

知识体系总览

下面这张图，把定时器的分类、工作原理和核心应用串起来了。建议你保存下来，以后做项目时对照着看。

避坑指南：定时器配置常见问题

最后，分享几个我这些年踩过的坑，希望能帮你少走弯路。

• 预分频器更新时机：PSC修改后，要等到下一次更新事件才会生效。如果你需要立即生效，可以手动产生一次更新事件（设置UG位）。
• ARR和CCR的关系：PWM模式下，CCR不能大于ARR，否则输出一直为高电平。我曾经犯过这个错，查了半天才发现是CCR写大了。
• 定时器时钟源：APB1上的定时器（TIM2~TIM7）时钟可能不是直接等于APB1时钟。如果APB1预分频系数不为1，定时器时钟会加倍。具体看参考手册的时钟树。
• 中断优先级：多个定时器中断时，优先级设置要合理。我一般把时间要求严格的（如电机控制）设高优先级，普通的（如LED闪烁）设低优先级。