4. 定时器（Timer）基础：基本定时器、PWM输出、输入捕获与编码器模式

定时器，说白了就是单片机的“心脏节拍器”。GD32V的定时器资源相当丰富，从简单的定时到复杂的电机控制，全靠它。我个人习惯把定时器分成三类：基本定时器、通用定时器和高级定时器。这一章，咱们就先把最核心的四种玩法摸透。

4.1 基本定时器：最简单的“嘀嗒”

基本定时器功能最单一，就是纯粹的计数和产生中断。它没有外部引脚，不能输出PWM，也不能捕获输入。那它干嘛用？做系统时钟基准、产生周期性中断、或者给RTOS提供心跳。

GD32V的基本定时器（比如TIMER5、TIMER6）是一个16位的向上计数器。核心寄存器就几个：CTL0（控制寄存器）、CNT（当前计数值）、PSC（预分频器）、CAR（自动重装载值）。

工作流程很简单：时钟进来，先经过PSC分频，然后CNT开始从0往上加，加到CAR设定的值，就触发更新事件（溢出中断），然后CNT自动归零，重新开始。

4.2 PWM输出：让LED呼吸，让电机转动

PWM（脉冲宽度调制），说白了就是通过调节高低电平的占空比来模拟模拟量。GD32V的通用定时器都支持PWM模式。

PWM的核心参数就两个：频率和占空比。频率由定时器的时钟和CAR决定，占空比由比较寄存器（CHxCV）决定。

配置PWM输出，我建议按这个步骤来：

1. 使能定时器时钟——别漏了GPIO的时钟也要开
2. 配置GPIO为复用推挽输出——查数据手册，选对复用功能号
3. 配置定时器时基——PSC、CAR、计数模式（一般用向上计数）
4. 配置输出比较模式——CHxCTL寄存器，选PWM模式0或模式1
5. 设置初始占空比——写CHxCV寄存器
6. 使能输出通道——CTL1寄存器里的CHxEN位
7. 使能定时器——CTL0里的CEN位

// 以TIMER2_CH0（PA0）输出1kHz、50%占空比的PWM为例
rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER2);
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_2, GPIO_PIN_0);
gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);
gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);

timer_parameter_struct timer_initpara;
timer_struct_para_init(&timer_initpara);
timer_initpara.prescaler         = 107;      // 108MHz / 108 = 1MHz
timer_initpara.period            = 999;      // 1MHz / 1000 = 1kHz
timer_initpara.counterdirection  = TIMER_COUNTER_UP;
timer_init(TIMER2, &timer_initpara);

timer_channel_output_struct timer_ocinitpara;
timer_channel_output_struct_para_init(&timer_ocinitpara);
timer_ocinitpara.ocpolarity  = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
timer_ocinitpara.ocstate     = TIMER_CCX_ENABLE;
timer_channel_output_config(TIMER2, TIMER_CH_0, &timer_ocinitpara);

timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER2, TIMER_CH_0, 500);  // 50%占空比
timer_channel_output_mode_config(TIMER2, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM0);

timer_enable(TIMER2);

4.3 输入捕获：测量脉宽和频率

输入捕获，就是测量外部信号的脉宽或频率。原理很简单：当引脚上检测到指定的边沿（上升沿或下降沿）时，硬件会把当前CNT的值“咔嚓”一下锁存到捕获寄存器里。

测量频率，我常用的方法是：捕获两次上升沿，记下CNT值，差值就是信号周期对应的计数值。再结合定时器时钟频率，就能算出信号频率。

测量脉宽呢？捕获上升沿记下CNT1，再捕获下降沿记下CNT2，差值就是高电平脉宽。

配置步骤和PWM类似，但有几个关键区别：

• GPIO配置为浮空输入——不要上拉也不要下拉
• 选择捕获边沿——TIMER_CH_0对应CH0CTL里的CHxCAPFLT位
• 使能捕获通道——CTL0里的CHxEN位
• 使能定时器——别忘了

// 配置TIMER2_CH0为输入捕获，上升沿触发
timer_input_capture_config(TIMER2, TIMER_CH_0, TIMER_IC_POLARITY_RISING);
timer_channel_input_capture_value(TIMER2, TIMER_CH_0);  // 读取捕获值

4.4 编码器模式：让电机知道转了多少圈

编码器模式，是GD32V定时器的一个高级功能。它可以直接连接增量式编码器的A、B两相输出，硬件自动解码出位置和方向。

原理是这样的：编码器转动时，A相和B相会产生相位差90°的方波。定时器通过检测两路信号的边沿顺序，就能判断旋转方向，同时根据脉冲数计算位置。

GD32V的编码器模式支持三种计数方式：

模式	计数方式	每转脉冲数	适用场景
模式0	只在TI1边沿计数	1倍	简单测速
模式1	只在TI2边沿计数	1倍	简单测速
模式2	TI1和TI2边沿都计数	4倍	高精度定位

配置编码器模式，关键就几步：

1. GPIO配置——两个通道的引脚都配成浮空输入
2. 配置编码器模式——SMCFG寄存器的SMC位写0b0011
3. 配置输入滤波——防止抖动误触发
4. 使能定时器——CNT会随着编码器转动自动增减

// 配置TIMER2为编码器模式3（4倍频）
timer_encoder_mode_config(TIMER2, TIMER_ENCODER_MODE_3, 
                          TIMER_IC_POLARITY_RISING, TIMER_IC_POLARITY_RISING);
timer_enable(TIMER2);

// 读取当前位置
int32_t position = (int16_t)timer_counter_read(TIMER2);

4.5 知识结构总览

下面这张图，把定时器的四种核心模式串起来了。你可以看到，基本定时器是基础，PWM和输入捕获是通用定时器的两大核心功能，而编码器模式则是输入捕获的一种特殊应用。

4.6 调试小技巧

调试定时器，我有个百试百灵的方法：先用逻辑分析仪看波形。不管是PWM输出还是编码器输入，波形一看就知道配置对不对。如果没有逻辑分析仪，用示波器也行，但要注意探头的地线要夹好，不然波形全是噪声。

另外，GD32V的定时器寄存器比较多，我建议调试时先读一下关键寄存器的值，确认配置是否写进去了。比如PSC、CAR、CHxCV这些，读出来和预期值对比一下，很多问题就暴露了。