文章基于适用于STM32F4系列，作者使用STM32F401CCU6开发板。
本文章基于此系列和开发板展开讨论。

定时器

什么是定时器

定时器其实就是一种计数器，它可以计算边沿（或电平）的次数，如果这个电平变化的频率确定，则可以根据这个计数值来区分时间。

定时器分类

分为高级定时器，通用定时器，基本定时器
这三个分别是向下包含的，也就是说高级定时器功能包含通用定时器和基本定时器，通用定时器功能包含基本定时器

高级定时器比通用定时器多了关于电机驱动输出功能，需要使用时再细说

基本定时器的功能和数量较少，一般用于DAC（数模转换）和DMA（直接存储器访问）且只能使用内部时钟

一般情况我们使用通用定时器即可，本文重点介绍通用定时器

STM32F4定时器

类型	编号	分辨率	计数方向	DMA请求	挂载总线
高级	TIM1，(TIM8)	16	增 / 减	有	APB2
通用	TIM2，TIM5	32	增 / 减	有	APB1
通用	TIM3，TIM4	16	增 / 减	有	APB1
通用	TIM9，TIM10，TIM1	16	增	无	APB2
通用	(TIM12，TIM13，TIM14)	16	增	无	APB1
基本	（TIM6，TIM7）	16	增	有	APB1

加括号的是作者使用的单片机没有的定时器

因为系统时钟的频率较高，使用定时器时需要的频率可能较低，因此可以预先分频 预分频的值为1-65535

通用定时器

基础介绍

时钟源

1. 内部时钟
2. 外部时钟1
3. 外部时钟2
4. 其他定时器的溢出

复位时默认为内部时钟，一般情况不需要使用内部时钟即可。

需要修改请参考 定时器时钟源选择

使用内部时钟时，默认时所有的定时器的输入时钟均为系统时钟，详情见
时钟系统介绍

计数模式

向上计数模式

从0开始计时，到自动加载值ARR（后文初始化时会介绍），归零，这时产生一次溢出

黑色箭头处产生溢出

向下计数模式

从自动加载值ARR（后文初始化时会介绍）开始计时，到0，回到ARR，这时产生一次溢出

黑色箭头处产生溢出

中央对齐模式

从0到自动加载值ARR-1（后文初始化时会介绍），此时产生一次溢出，后从自动加载值ARR（后文初始化时会介绍）开始计时，到1，此时产生一次溢出

黑色箭头处可以产生比较事件

初始化

本文使用内部时钟

初始化思路

使用内部时钟的初始化流程

1. 打开定时器时钟（注意要打开对应的时钟）
2. 配置定时器初始化结构体
3. 初始化定时器

1.打开定时器时钟

使用这两个函数之一打开时钟

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState)
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

注意：不同的定时器挂载的总线不同

TIM2，TIM3，TIM4，TIM5，TIM12，TIM13，TIM14挂载在APB1

TIM9，TIM10，TIM11挂载在APB2

APB1总线下的名称

RCC_APB1Periph_TIM2
RCC_APB1Periph_TIM3
RCC_APB1Periph_TIM4
RCC_APB1Periph_TIM5
RCC_APB1Periph_TIM12
RCC_APB1Periph_TIM13
RCC_APB1Periph_TIM14

APB2总线下的名称

RCC_APB2Periph_TIM9
RCC_APB2Periph_TIM10
RCC_APB2Periph_TIM11

例子

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

打开TIM2的时钟

2. 配置定时器初始化结构体

typedef struct
{
  uint16_t TIM_Prescaler;						//预分频
  uint16_t TIM_CounterMode; 					//计数模式
  uint32_t TIM_Period; 							//定时器周期
  uint16_t TIM_ClockDivision; 					//定时器时钟分频因子
  uint8_t TIM_RepetitionCounter;				//重载周期（高级定时器特有）
} TIM_TimeBaseInitTypeDef; 

TIM_Prescaler

预分频器，设置这个可以选定定时器的时钟频率，将总线时钟分频后输入 其数值为1-65535
定时器时钟频率= 系统频率/(TIM_Prescaler+1)

TIM_CounterMode

这里计数模式有三种，上文介绍过
其取值为

TIM_CounterMode_Up								//向上计数
TIM_CounterMode_Down							//向下计数
TIM_CounterMode_CenterAligned1					//中央对齐模式1
TIM_CounterMode_CenterAligned2					//中央对齐模式2
TIM_CounterMode_CenterAligned3					//中央对齐模式3

向上和向下计数产生溢出事件，

中央对齐模式1在向下计数时产生比较事件

中央对齐模式2在向上计数时产生比较事件

中央对齐模式3在向上和向下计数时产生比较事件

中央对齐模式可以使用向上和向下计数来代替

TIM_Period

定时器周期，定时器随输入的时钟计数，一共计数 TIM_Period+1个
TIM_Period也就是能达到的最大值，即上文介绍计数模式时纵坐标的最大值（最小值为0）

16位范围为0-0xFFFF
32位范围为0-0xFFFFFFFF

TIM_ClockDivision

定时器时钟分频因子ClockDivision是决定数字滤波器采样频率的参数。

没怎么使用过，一般设置为 不分割（TIM_CKD_DIV1）即可

TIM_RepetitionCounter

高级定时器特有，通用定时器设置为0就行，

定时器的时间

使用内部时钟，默认时钟设置，向上或向下计数模式

溢出时间 = [ ( TIM_Period + 1 ) * ( TIM_Prescaler + 1 ) / ( SystemCoreClock ) ] ( s )

间隔时间= [ 两次计数值的差 * ( TIM_Prescaler + 1 ) ] / ( SystemCoreClock ) ] ( s )

3. 初始化定时器

使用这个函数初始化定时器

void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)

第一个输入是定时器号，取值可以是

TIM1 到 TIM14

第二个输入是定时器初始化结构体的地址，请使用取址符 ( & )

例子

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_Init_Struct;						//声明定时器初始化结构体
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);				//打开时钟
TIM_Init_Struct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;				//滤波器不分频
TIM_Init_Struct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;			//向上计数模式

//每次中断触发时间=[(TIM_Period+1)*(TIM_Prescaler+1)/(SystemCoreClock)] (s)
//这里是5ms
TIM_Init_Struct.TIM_Period=839;
TIM_Init_Struct.TIM_Prescaler=499;

TIM_Init_Struct.TIM_RepetitionCounter=0;						//高级定时器特有，这里写0就行
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_Init_Struct);					//调用函数初始化

定时器中断

思路

1. 初始化定时器
2. 配置NVIC
3. 编写中断服务函数
4. 打开定时器，使能中断

2. 配置NVIC

关于NVIC的内容在之前说过，详情 见中断和NVIC
与通用定时器相关的中断名称如下

有些通用定时器中断和高级定时器中断放在一个中断函数中了

TIM1_BRK_TIM9_IRQn;					
TIM1_UP_TIM10_IRQn;
TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQn;
TIM2_IRQn;
TIM3_IRQn;
TIM4_IRQn;
TIM5_IRQn;

(TIM8_BRK_TIM12_IRQn);
(TIM8_UP_TIM13_IRQn);
(TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQn);

加括号的为作者使用的单片机没有的定时器

3. 编写中断服务函数

与通用定时器有关中断服务函数名如下

void TIM1_BRK_TIM9_IRQnHandler(void);
void TIM1_UP_TIM10_IRQHandler(void);
void TIM1_TRG_COM_TIM11_IRQHandler(void);
void TIM2_IRQHandler(void);
void TIM3_IRQHandler(void);
void TIM4_IRQHandler(void);
void TIM5_IRQHandler(void);

{void TIM8_BRK_TIM12_IRQnHandler(void);
void TIM8_UP_TIM13_IRQnHandler(void);
void TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQnHandler(void);}

加大括号的为作者使用单片机的没有的定时器

4. 打开定时器，使能中断

使用这个函数设置中断使能

void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)

第一个输入是选择哪个定时器
第二个输入是选择那种中断
第三个输入是选择使能或失能

定时器的中断和外部中断不同，有不同种类的中断，可以是溢出，可以是捕获等等

一般常用的就是溢出

TIM_IT_Update

使用这个函数打开定时器

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

第一个输入是选择哪个定时器
第二个输入是选择使能或失能

例子

初始化和NVIC配置

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_Init_Struct;						//声明定时器初始化结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_Init_Struct;								//声明NVIC初始化结构体
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);				//打开时钟
TIM_Init_Struct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;				//滤波器不分频
TIM_Init_Struct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;			//向上计数模式

//每次中断触发时间=[(TIM_Period+1)*(TIM_Prescaler+1)/(SystemCoreClock)] (s)
//这里是5ms
TIM_Init_Struct.TIM_Period=839;
TIM_Init_Struct.TIM_Prescaler=499;
TIM_Init_Struct.TIM_RepetitionCounter=0;					//高级定时器特有，这里写0就行
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_Init_Struct);					//调用函数初始
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);					//启用溢出中断


NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2
NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn;					//中断名称
NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;					//使能
NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;		//主优先级1
NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;				//副优先级1
NVIC_Init(&NVIC_Init_Struct);								//初始化NVIC
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);										//打开定时器

中断服务函数

void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if( TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)  != RESET)
	{
		/*需要执行代码*/
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);		//将中断标志清除
	}
}

与定时器有关的常用函数

中断标志相关

TIM_GetITStatus

原型

ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

名称	描述
输入1	定时器编号
输入2	标志类型
输出	设置或未设置

输出

RESET				//没有触发
SET					//已经触发

功能描述：判断选定定时器的选定中断标志的状态

TIM_ClearITPendingBit

原型

void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT)

名称	描述
输入1	定时器编号
输入2	标志类型
输出	无

功能描述：将选定定时器的选定中断标志清除（设置为RESET）

计数值相关

TIM_GetCounter

原型

uint32_t TIM_GetCounter(TIM_TypeDef* TIMx)

名称	描述
输入	定时器的编号
输出	当前计数值

功能描述：获取选定的定时器当前的计数值

TIM_SetCounter

原型

void TIM_SetCounter(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Counter)

名称	描述
输入1	定时器编号
输入2	要设置的计数值
输出	无

功能描述：设置选定的定时器的计数值

杂

TIM_CounterModeConfig

原型

void TIM_CounterModeConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_CounterMode)

名称	描述
输入1	定时器编号
输入2	计数模式
输出	无

功能描述：改变定时器的计数模式

TIM_Cmd

原型

void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)

名称	描述
输入1	定时器编号
输入2	使能或失能
输出	无

输入2

ENABLE				//打开
DISABLE				//关闭

功能描述：打开或关闭选定的定时器

总结

定时器的用法较多，STM官方给了许许多多好用的功能，比如输入捕获，输出比较等等，这些可以使用外部中断和基本的定时器设置实现。
可以根据需要选择不同用法。
个人不习惯使用捕获和比较，他们的输入输出通道相对单一，可移植性不好。