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STM32定时器完全指南：从基础原理到高级应用 | 零基础入门STM32第九十六步

主题 内容 教学目的/扩展视频
TIM定时器重点课程 定时器，捕获器，比较器，PWM，单脉冲。高级TIM。定时器中断。 了解TIM使用

师从洋桃电子，杜洋老师

文章目录

    • 一、定时器核心原理
      • 1.1 硬件架构解析
      • 1.2 核心参数公式
    • 二、定时器三大功能矩阵
      • 2.1 功能对比表
      • 2.2 应用场景拓扑图
    • 三、普通定时功能实践
      • 3.1 定时器工作流程
      • 3.2 配置要点说明
    • 四、输入捕获深度解析
      • 4.1 脉冲测量原理
      • 4.2 工业级应用案例
    • 五、输出比较与PWM实战
      • 5.1 PWM生成机制
      • 5.2 高级PWM应用
    • 六、程序架构解析
      • 6.1 初始化流程
      • 6.2 关键代码片段
    • 七、扩展应用与优化
      • 7.1 高级应用场景
      • 7.2 性能优化技巧
    • 八、常见问题解答
    • 附：定时器寄存器速查表
    • 九、相关资源

一、定时器核心原理

1.1 硬件架构解析

溢出
匹配
捕获
时钟源
预分频器
计数器
中断/DMA
输出比较
输入捕获

1.2 核心参数公式

定时周期计算公式：

T = \frac{(ARR+1) \times (PSC+1)}{F_{CLK}}
  • ARR：自动重装载值（0-65535）
  • PSC：预分频系数（0-65535）
  • F_CLK：输入时钟频率（单位：Hz）

二、定时器三大功能矩阵

2.1 功能对比表

功能类型 触发机制 典型应用场景 关键寄存器
普通定时 计数器溢出触发 系统心跳/延时控制 TIMx_ARR, TIMx_PSC
输入捕获 边沿触发捕获 脉冲宽度/频率测量 TIMx_CCR, TIMx_SR
输出比较/PWM 比较匹配触发 电机控制/LED调光 TIMx_CCMR, TIMx_CCER

2.2 应用场景拓扑图

工业控制
电机PWM驱动
编码器信号解析
机械臂控制
转速测量
消费电子
呼吸灯效果
触摸按键检测

三、普通定时功能实践

3.1 定时器工作流程

MCU Timer 配置ARR=9999, PSC=7199 使能更新中断 72MHz/7200=10KHz 每次计数0.1ms 10000次后溢出(1秒) 触发TIM3中断 执行LED翻转程序 MCU Timer

3.2 配置要点说明

  • 时钟源选择：APB1总线时钟（最大72MHz）
  • 计数模式：向上计数/向下计数/中央对齐
  • 中断优先级：需合理配置NVIC抢占优先级

四、输入捕获深度解析

4.1 脉冲测量原理

graph LR
    A[信号输入] --> B{边沿检测}
    B -->|上升沿| C[记录T1]
    B -->|下降沿| D[记录T2]
    D --> E[脉宽=T2-T1]
    C -->|周期测量| F[记录T3]
    F --> G[频率=1/(T3-T1)]

4.2 工业级应用案例

  1. 超声波测距：测量回波时间差
  2. 旋转编码器：解析正交信号
  3. 电源管理：检测电压过零时刻

五、输出比较与PWM实战

5.1 PWM生成机制

CCR匹配
计数器
比较寄存器CCR
电平翻转
生成PWM波形
ARR值
决定周期
决定占空比

5.2 高级PWM应用

模式类型 波形特点 适用场景
边沿对齐 固定频率可变占空比 LED调光
中央对齐 对称波形减少谐波 电机驱动
互补输出 带死区控制的互补信号 H桥电路

六、程序架构解析

6.1 初始化流程

使能时钟
配置时基参数
设置工作模式
配置中断/DMA
启动定时器

6.2 关键代码片段

// 定时器初始化示例
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
TIM_InitStruct.TIM_Period = 9999;       // 1秒周期
TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 7199;    // 7200分频
TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_InitStruct);

// 中断服务函数示例
void TIM3_IRQHandler(void) {
    if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update)) {
        GPIO_WriteBit(LED_PORT, LED_PIN, !GPIO_ReadOutputDataBit(LED_PORT, LED_PIN));
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
    }
}

七、扩展应用与优化

7.1 高级应用场景

  • 多定时器同步：主从模式实现精密时序控制
  • DMA传输：自动更新PWM参数无需CPU干预
  • 低功耗整合：在停机模式下保持定时器运行

7.2 性能优化技巧

优化方向 实施方法 效果提升
中断效率 使用DMA替代中断 减少CPU负载
精度提升 启用重复计数器 扩展定时范围
功耗控制 动态调整预分频值 平衡性能与功耗

八、常见问题解答

Q1：定时器中断响应不及时？

  • 检查NVIC优先级设置
  • 优化中断服务程序长度
  • 确认未关闭全局中断

Q2：PWM输出频率偏差大？

  • 校准时钟源精度
  • 检查ARR和PSC计算
  • 使用示波器实际测量

Q3：输入捕获值跳变异常？

  • 增加数字滤波器
  • 检查信号边沿质量
  • 配置合适的触发极性

附：定时器寄存器速查表

寄存器 功能描述 访问方式
TIMx_CR1 控制寄存器1 读写
TIMx_SMCR 从模式控制寄存器 特殊配置
TIMx_DIER DMA/中断使能寄存器 事件控制
TIMx_CCMR1/2 捕获/比较模式寄存器 通道配置

九、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] 定时器中断测试程序
[5] 定时器原理与应用.pptx

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下期预告：下一期将探讨CRC与芯片ID原理，欢迎持续关注！

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            最近项目中遇到了以下几点需求，仔细思考之后，觉得采用AOP来解决。一方面是为了以更加灵活的方式来解决问题，另一方面是借此机会深入学习Spring AOP相关的内容。例如，以下需求不用AOP肯定也能解决，至于是否牵强附会，仁者见仁智者见智。 1.对部分函数的调用进行日志记录，用于观察特定问题在运行过程中的函数调用
  • [Gson六]Gson类型适配器(TypeAdapter) bit1129 Adapter
    TypeAdapter的使用动机  Gson在序列化和反序列化时，默认情况下，是按照POJO类的字段属性名和JSON串键进行一一映射匹配，然后把JSON串的键对应的值转换成POJO相同字段对应的值，反之亦然，在这个过程中有一个JSON串Key对应的Value和对象之间如何转换(序列化/反序列化)的问题。   以Date为例，在序列化和反序列化时，Gson默认使用java.
  • 【spark八十七】给定Driver Program， 如何判断哪些代码在Driver运行，哪些代码在Worker上执行 bit1129 driver
    Driver Program是用户编写的提交给Spark集群执行的application，它包含两部分 作为驱动： Driver与Master、Worker协作完成application进程的启动、DAG划分、计算任务封装、计算任务分发到各个计算节点(Worker)、计算资源的分配等。 计算逻辑本身，当计算任务在Worker执行时，执行计算逻辑完成application的计算任务
  • nginx 经验总结 ronin47 nginx 总结
    　　　深感nginx的强大，只学了皮毛，把学下的记录。 　　　获取Header 信息，一般是以$http_XX（ＸＸ是小写）            获取body,通过接口，再展开，根据Ｋ取Ｖ 　　　获取uri,以$arg_XX      &n
  • 轩辕互动-1.求三个整数中第二大的数2.整型数组的平衡点 bylijinnan 数组
    import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.List; public class ExoWeb { public static void main(String[] args) { ExoWeb ew=new ExoWeb(); System.out.pri
  • Netty源码学习-Java-NIO-Reactor bylijinnan java多线程netty
    Netty里面采用了NIO-based Reactor Pattern 了解这个模式对学习Netty非常有帮助 参考以下两篇文章： http://jeewanthad.blogspot.com/2013/02/reactor-pattern-explained-part-1.html http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/nio.pdf
  • AOP通俗理解 cngolon springAOP
    1.我所知道的aop     初看aop,上来就是一大堆术语，而且还有个拉风的名字，面向切面编程，都说是OOP的一种有益补充等等。一下子让你不知所措，心想着：怪不得很多人都和 我说aop多难多难。当我看进去以后，我才发现：它就是一些java基础上的朴实无华的应用，包括ioc，包括许许多多这样的名词，都是万变不离其宗而 已。 2.为什么用aop&nb
  • cursor variable 实例 ctrain variable
    create or replace procedure proc_test01 as type emp_row is record( empno emp.empno%type, ename emp.ename%type, job emp.job%type, mgr emp.mgr%type, hiberdate emp.hiredate%type, sal emp.sal%t
  • shell报bash: service: command not found解决方法 daizj linuxshellservicejps
    今天在执行一个脚本时，本来是想在脚本中启动hdfs和hive等程序，可以在执行到service hive-server start等启动服务的命令时会报错，最终解决方法记录一下：   脚本报错如下： ./olap_quick_intall.sh: line 57: service: command not found ./olap_quick_intall.sh: line 59
  • 40个迹象表明你还是PHP菜鸟 dcj3sjt126com 设计模式PHP正则表达式oop
    你是PHP菜鸟，如果你：1. 不会利用如phpDoc 这样的工具来恰当地注释你的代码2. 对优秀的集成开发环境如Zend Studio 或Eclipse PDT 视而不见3. 从未用过任何形式的版本控制系统，如Subclipse4. 不采用某种编码与命名标准 ，以及通用约定，不能在项目开发周期里贯彻落实5. 不使用统一开发方式6. 不转换（或）也不验证某些输入或SQL查询串（译注：参考PHP相关函
  • Android逐帧动画的实现 dcj3sjt126com android
    一、代码实现： private ImageView iv; private AnimationDrawable ad; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout
  • java远程调用linux的命令或者脚本 eksliang linuxganymed-ssh2
    转载请出自出处： http://eksliang.iteye.com/blog/2105862        Java通过SSH2协议执行远程Shell脚本(ganymed-ssh2-build210.jar)   使用步骤如下： 1.导包 官网下载: http://www.ganymed.ethz.ch/ssh2/ ma
  • adb端口被占用问题 gqdy365 adb
    最近重新安装的电脑，配置了新环境，老是出现： adb server is out of date. killing... ADB server didn't ACK * failed to start daemon * 百度了一下，说是端口被占用，我开个eclipse，然后打开cmd，就提示这个，很烦人。 一个比较彻底的解决办法就是修改
  • ASP.NET使用FileUpload上传文件 hvt .netC#hovertreeasp.netwebform
    前台代码： <asp:FileUpload ID="fuKeleyi" runat="server" /> <asp:Button ID="BtnUp" runat="server" onclick="BtnUp_Click" Text="上 传" />
  • 代码之谜（四）- 浮点数（从惊讶到思考） justjavac 浮点数精度代码之谜IEEE
    在『代码之谜』系列的前几篇文章中，很多次出现了浮点数。 浮点数在很多编程语言中被称为简单数据类型，其实，浮点数比起那些复杂数据类型（比如字符串）来说， 一点都不简单。 单单是说明 IEEE浮点数 就可以写一本书了，我将用几篇博文来简单的说说我所理解的浮点数，算是抛砖引玉吧。 一次面试 记得多年前我招聘 Java 程序员时的一次关于浮点数、二分法、编码的面试， 多年以后，他已经称为了一名很出色的
  • 数据结构随记_1 lx.asymmetric 数据结构笔记
    第一章   1.数据结构包括数据的 逻辑结构、数据的物理/存储结构和数据的逻辑关系这三个方面的内容。 2.数据的存储结构可用四种基本的存储方法表示，它们分别是 顺序存储、链式存储 、索引存储 和 散列存储。 3.数据运算最常用的有五种，分别是  查找/检索、排序、插入、删除、修改。 4.算法主要有以下五个特性：  输入、输出、可行性、确定性和有穷性。 5.算法分析的
  • linux的会话和进程组 网络接口 linux
    会话： 一个或多个进程组。起于用户登录，终止于用户退出。此期间所有进程都属于这个会话期。会话首进程：调用setsid创建会话的进程1.规定组长进程不能调用setsid，因为调用setsid后，调用进程会成为新的进程组的组长进程.如何保证？ 先调用fork，然后终止父进程，此时由于子进程的进程组ID为父进程的进程组ID，而子进程的ID是重新分配的，所以保证子进程不会是进程组长，从而子进程可以调用se
  • 二维数组 元素的连续求解 1140566087 二维数组ACM
    import java.util.HashMap; public class Title { public static void main(String[] args){ f(); } // 二位数组的应用 //12、二维数组中，哪一行或哪一列的连续存放的0的个数最多，是几个0。注意，是“连续”。 public static void f(){
  • 也谈什么时候Java比C++快 windshome javaC++
      刚打开iteye就看到这个标题“Java什么时候比C++快”，觉得很好笑。   你要比，就比同等水平的基础上的相比，笨蛋写得C代码和C++代码，去和高手写的Java代码比效率，有什么意义呢？   我是写密码算法的，深刻知道算法C和C++实现和Java实现之间的效率差，甚至也比对过C代码和汇编代码的效率差，计算机是个死的东西，再怎么优化，Java也就是和C
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