主要内容：
1） 三种定时器分类及区别；
2） 通用定时器特点；
3） 通用定时器工作过程；
4） 实验一：定时器中断实验补充知识及部代码解读；
6） 实验二：定时器PWM输出实验补充知识及部分代码解读；
7） 实验三：定时器输入捕获实验补充知识及部分代码解读。
相关实验：
实验一定时器中断实验：通过定时器中断配置，使用定时器3，每隔500ms触发一次中断，后中断服务函数中控制LED实现LED1状态取反；
实验二定时器PWM输出实验：使用定时器3的PWM功能，输出占空比可变的PWM波，用来驱动LED灯，从而达到LED0亮度由暗变亮，又从亮变暗。
实验三定时器输入捕获实验：测量一个信号的脉冲宽度，要求如下图，按键按下后为高电平，获取2~3高电平的持续时间。



1. STM32定时器
STM32F103RC和STM32F103ZE总共最多有8个定时器。



2. 三种定时器区别



3. 通用定时器功能特点
针对STM3 的通用 TIMx (TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5)定时器的特点：
3.1 可来源于位于低速的APB1总线上(APB1)；
3.2 16 位向上、向下、向上/向下(也称中心对齐)计数模式，自动装载计数器（TIMx_CNT）；
3.3 16 位可编程(可实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数 为 1～65535 之间的任意数值。
3.4 4 个独立捕获/比较通道（TIMx_CH1~4），这些通道可以用来作为：
3.4.1 输入捕获；
3.4.2 输出比较；
3.4.3 PWM 生成(边缘或中间对齐模式) ；
3.4.4 单脉冲模式输出。
3.5 可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可用 1 个定时器控制另一个定时器）的同步电路。
3.6 如下事件发生时产生中断/DMA（6个独立的IRQ/DMA请求生成器）：
3.6.1 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)；
3.6.2 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数) ；
3.6.3 输入捕获；
3.6.4 输出比较；
3.6.5 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路；
3.6.6 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理。
3.7 STM32 通用定时器可被用于，测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和 PWM)等。
3.8 使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒到几个毫秒间调整。STM32 的每个通用定时器都是完全独立的，没有互相共享的任何资源。

4. 通用定时器的计数模式
通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式：
4.1 向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件；
4.2 向下计数模式：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件；
4.3 中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件，然后再从0开始重新计数。



5. 通用定时器的工作过程


5.1 上图中：
5.1.1 上半部分可称为时钟发生器，主要目的是产生时钟至PSC预分频器；
5.1.2 PSC预分频器、自动重装载寄存器和CNT计数器构成时基单元；
5.1.3 左下部分称为输入捕获部分，对输入信号进行相关操作；
5.1.4 右下部分称为输出比较部分；
5.1.5 剩余的捕获比较寄存器作为剩余的部分。
5.2 针对5.1.1细讲：



5.2.1 计数时钟可来源于RCC的TIMxCLK的内部时钟（主要通过APB1经过倍频获得）；
5.2.2 计数时钟可来源于外部引脚TIMx_ETR（主要针对TIM2、TIM3、TIM4），经极性选择、边沿检测、预分频器和滤波后产生时钟信号；
5.2.3 计数时钟可来源于ITR0~3（内部触发输入，即来自于其他定时器），经过选择器后作为时钟来源；
5.2.4 计数时钟可来源于TI1F_ED，TI1FP1,TI1FP2（最终来源于TIMx_CH1~4，外部通道）。
5.3 针对5.1.2细讲：
时钟信号先经过PSC预分频器（即除法运算）产生CK_CNT时钟（计数器最终时钟），然后根据触发控制器配置的计数模式（向上，向下或中心对齐）进行计数，计数到重装载值后，会产生溢出事件，可产生触发中断或DMA请求；
5.4针对5.1.3细讲：
捕获通道引脚上的电平（比如上升沿捕获，边沿检测，可计算脉冲宽度）；
5.5 针对5.1.4细讲：
可调整输出高低电平的占空比。

6. 实验一：定时器中断实验知识补充
6.1 内部时钟选择过程



AHB时钟经APB1预分频后产生的时钟供通用定时器TIM2，3，4，5用，注意：如果APB1预分频=1，则1倍输出，否则2倍输出。



举例：
再次强调：除非APB1的分频系数是1，否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。
默认调用SystemInit函数情况下：
SYSCLK=72M；
AHB时钟=72M；//AHB预分频1//
APB1时钟=36M；//APB1预分频2//
所以，通用定时器时钟CK_INT应为APB1时钟的2倍，即2*36M=72M，
最终计数时钟CK_CNT时钟由CK_PSC分频后获得。

6.2 计数模式
6.2.1 向下计数（时钟分频因子=1）
数器从自动装入的值 (TIMx_ARR计数器的值)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始并且产生一个计数器向下溢出的事件。



6.2.2 向上计数（时钟分频因子=1）
计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR计数器的值)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。



6.2.3 中央对齐计数模式（时钟分频因子=1 ARR=6）
计数器从0开始计数到自动加载的值（TIMx_ARR寄存器的值−1），产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器下溢事件，然后再从0开始重新计数。



6.3 定时器中断实验相关寄存器
6.3.1 计数器当前值寄存器CNT；
6.3.2 预分频寄存器TIMx_PSC；
6.3.3 自动重装载寄存器（TIMx_ARR)；
6.3.4 控制寄存器1（TIMx_CR1）；
6.3.5 DMA中断使能寄存器（TIMx_DIER）。
6.4. 定时器中断实验常用库函数
6.4.1 定时器参数初始化：

1. void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

复制代码

举例：

1. typedef struct
   
2. {
   
3. uint16_t TIM_Prescaler;        
   
4. uint16_t TIM_CounterMode;     
   
5. uint16_t TIM_Period;        
   
6. uint16_t TIM_ClockDivision;  
   
7. uint8_t  TIM_RepetitionCounter;
   
8. } TIM_TimeBaseInitTypeDef;
   
9. 
   
10. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4999;
    
11. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199;
    
12. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =   TIM_CKD_DIV1;
    
13. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =   TIM_CounterMode_Up;
    
14. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    

复制代码

6.4.2 定时器使能函数：

1. void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

复制代码

6.4.3 定时器中断使能函数：

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

复制代码

6.4.4 状态标志位获取和清除：

1. FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
   
2. void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
   
3. ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
   
4. void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);

复制代码

6.5 定时器中断实现步骤
6.5.1 使能定时器时钟：

1. RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

复制代码

6.5.2 初始化定时器，配置ARR,PSC：

1. TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);

复制代码

6.5.3 开启定时器中断，配置NVIC：

1. void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
   
2. NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

复制代码

6.5.4 使能定时器：

1. TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

复制代码

6.5.5 编写中断服务函数：

1. void TIMx_IRQHandler(void);

复制代码

6.6 溢出时间计算公式（有计数时钟、重载值和PSC分频系数共同决定）：
Tout（溢出时间）=（ARR+1)(PSC+1)/Tclk
6.7 定时器中断实验部分代码解读
6.7.1 timer.h头文件

1. #ifndef __TIMER_H
   
2. #define __TIMER_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. //申明一个定时器3中断初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
5. void TIMER3_Interrput_Init(u16 arr, u16 psc);
   
6. #endif

复制代码

6.7.2 timer.c文件

1. #include "timer.h"
   
2. #include "led.h"
   
3. //编写定时器3中断初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
4. void TIMER3_Interrput_Init(u16 arr, u16 psc)
   
5. {
   
6.       //定义两个结构体//
   
7.       TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitTypeStruct;
   
8.       NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct;
   
9.       //使能TIM3时钟//
   
10.       RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
    
11.       //定时器参数初始化，第一个结构体参数初始化//
    
12.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Period=arr;
    
13.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Prescaler=psc;
    
14.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    
15.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    
16.       //*下面这行代码可以不写，值取0x00~0xFF之间，仅对TIM1和TIM8有效*//
    
17.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_RepetitionCounter=0x55;
    
18.       TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitTypeStruct);
    
19.       //*定时器3的中断使能//
    
20.       TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
    
21.       //*定时器3中断使能函数初始化*//
    
22.       NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn;
    
23.       NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    
24.       NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
    
25.       NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;
    
26.       NVIC_Init(&NVIC_InitTypeDef_TIM3Struct);
    
27.       //使能定时器3//
    
28.       TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
    
29. }
    
30.      //编写定时器3中断服务函数//
    
31. void TIM3_IRQHandler(void)
    
32. {   
    
33. //获取定时器3状态//
    
34. if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET)//判断定时器3状态是否为上升模式//
    
35. {
    
36.   LED1=!LED1;                               //是的话就翻转LED1//
    
37.   TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);//清除标识//
    
38. }
    
39. }

复制代码

6.7.3 main.c文件

1. #include "sys.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "led.h"
   
4. #include "timer.h"
   
5. int main(void)
   
6. {
   
7.    //进行中断优先级分组//
   
8.    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  
   
9.    //初始化相关函数//  
   
10.    delay_init();
    
11.    LED_Init();
    
12.    TIMER3_Interrput_Init(4999,7199);//500ms触发一次中断//
    
13.   while(1)
    
14.   {
    
15.   }
    
16. }

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7. 实验二：定时器PWM输出实验知识补充
7.1 PWM模式概念



7.2 PWM工作原理
脉冲宽度调制（PWM——Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术。简单一点，就是对脉冲宽度的控制。
PWM工作逻辑可参考下图理解：



上图中，
ARR为自动重装载寄存器（TIMx_ARR）的位[0:15]设定值，
CCRx为某个捕获比较寄存器（TIMx_CRRx）的位[0:15]设定值，
黑线为计数器寄存器（TIMx_CNT）的位[0:15]实时值，记CNT。
当CNT小于CCRx时，可设输出低电平，反之输出高电平。因此可以认为：脉宽调制（PWM）信号的周期由ARR决定，占空比由CCRx决定。



以通道1为例，寄存器主要包括：
1） 捕获比较(值)寄存器（TIMx_CCRx（x=1,2,3,4)），用来设置比较值；
2） 捕获/比较模式寄存器 1（TIMx_CCMR1），位[4:6]，输出比较1模式（OC1M）：
在PWM方式下，设置PWM模式1（110），在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平(OC1REF=1)；
或在PWM方式下，设PWM模式2（111），在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平(OC1REF=1)，否则为无效电平(OC1REF=0)。
3） 捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)，位1，输入/捕获1输出极性CC1P：
当CC1通道配置为输出时，0：高电平有效，1：低电平有效；
4） 捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)，位0，输入/捕获1输出使能CC1E:
当CC1通道配置为输出时，0：关闭，1：打开。
7.3 PWM模式1 & PWM模式2区别（参考7.2）
针对上述寄存器TIMx_CCMR1的OC1M[2:0]位来分析：
PWM模式1：只要CNT小于CCRx，则为有效电平，反之为无效电平；
PWM模式2：只要CNT小于CCRx，则为无效电平，反之为有效电平。
举例如下图：



7.4 对自动重载的预装载寄存器的理解
自动装载寄存器是预先装载的，写或读自动重装载寄存器将访问预装载寄存器。根据在TIMx_CR1寄存器中的自动装载预装载使能位(ARPE)的设置，预装载寄存器的内容被立即或在每次的更新事件UEV时传送到影子寄存器。
影子寄存器保存的是定时器当前的计数值（或者溢出值），这个值是立即生效的值，这个计数值是从预装载寄存器（ARR）传过来的，但ARR什么时候把计数值传给影子寄存器呢？这儿就有个预装载使能位（ARPE）：当ARPE=0的时候，你写入ARR的值马上就传到影子寄存器，也就立即生效当ARPE=1的时候，ARR的值就是直接传过去了，而是等到定时器更新事件发生，才把这个值传到影子寄存器，也就起到一个缓冲作用。
举例说明：



上图（左）所示，当ARPE=1时，自动加载寄存器值从F5改为36时，计数器寄存器值从F0增加至F5时产生更新事件，说明自动加载寄存器值从F5改为36时就已生效；
上图（右）所示，当ARPE=0时，自动加载寄存器值从FF改为36时，计数器寄存器值从31增加至36时产生更新事件，说明自动加载寄存器值从F5改为36时未即使生效，要等下个比较周期生效。
简单的说：
RPE=1,ARR立即生效；
APRE=0,ARR下个比较周期生效。
相关函数：

1. void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

复制代码

7.5 STM32 定时器3输出通道引脚（可参考数据手册）



STM32 定时器输出通道引脚整理



7.6 相关库函数
7.6.1 PWM输出库函数

1. void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef*
   
2. TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
   
3. typedef struct
   
4. {
   
5. //*主要用到注释的四个参数*//
   
6. uint16_t TIM_OCMode;          //PWM模式1或者模式2//
   
7. uint16_t TIM_OutputState;     //输出使能 OR失能//
   
8. uint16_t TIM_OutputNState;
   
9. uint16_t TIM_Pulse;           //比较值，写CCRx
   
10. uint16_t TIM_OCPolarity;      //比较输出极性//
    
11. uint16_t TIM_OCNPolarity;
    
12. uint16_t TIM_OCIdleState;  
    
13. uint16_t TIM_OCNIdleState;
    
14. } TIM_OCInitTypeDef;

复制代码

举例：

1. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM2;              //PWM模式2//
   
2. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;  //比较输出使能//
   
3. TIM_OCInitStructure. TIM_Pulse=100;
   
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_High;      //输出极性:TIM输出比较极性高//
   
5. TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);                       //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2//

复制代码

7.6.2 设置比较值函数：

1. void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);

复制代码

7.6.3 使能输出比较预装载：

1. void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

复制代码

7.6.4 使能自动重装载的预装载寄存器允许位：

1. void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

复制代码

7.7 PWM输出配置步骤（以TIM3_CH2为例）：
7.7.1
使能定时器3和相关IO口时钟：
使能定时器3时钟：

1. void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

复制代码

使能GPIOB时钟：

1. void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

复制代码

7.7.2 初始化IO口为复用功能输出。函数：GPIO_Init();

1. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   

复制代码

7.7.3 开启AFIO时钟（因为要把PB5（对应LED0）作定时器的PWM输出引脚，所以要重映射配置），同时设置重映射。

1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
   
2. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //部分重映射，即TIM3_CH2对应PB5引脚//

复制代码

7.7.4 初始化定时器，ARR,PSC等：

1. void TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitTypeStruct);
   
2. //TIM_TimeBaseInitTypeStruct结构体包括5个参数：//
   
3. //uint16_t TIM_Prescaler;            针对预分频器寄存器(TIMx_PSC)，值范围在0x0000到0xFFFF之间//
   
4. //uint16_t TIM_CounterMode;          计数模式，前面已讲//
   
5. //uint16_t TIM_Period;               针对自动重装载寄存器(TIMx_ARR)，确定脉宽调制信号的周期，前面已讲//
   
6. //uint16_t TIM_ClockDivision;        针对控制寄存器1(TIMx_CR1)的位[8:9]，设定时钟分频因子CKD，输入捕获用//
   
7. //uint8_t TIM_RepetitionCounter。    重复计数寄存器(TIMx_RCR)，只有高级定时器才有//

复制代码

7.7.5 初始化输出比较参数：

1. void TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitTypeStruct);

复制代码

7.7.6 使能预装载寄存器：

1. TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);  
   
2. //针对捕获/比较模式寄存器1（TIM3_CCMR1），位[11]，设置OC2PE值//

复制代码

设计preload register和shadow register的好处是，所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preload register的内容，这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即软件更新preload register时，同时更新了shadow register，因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器，结果造成多个通道的时序不能同步，如果再加上其它因素(例如中断)，多个通道的时序关系有可能是不可预知的。

7.7.7 使能定时器：

1. void TIM_Cmd(TIM3, Enable);

复制代码

7.7.8 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果：

1. void TIM_SetCompare2(TIM3, uint16_t Compare2); //针对捕获/比较寄存器2(TIM3_CCR2)，位[0:15]，设置捕获/比较2（CCR2）的值//

复制代码

7.8 定时器PWM输出实验部分代码解读
7.8.1 timer.h头文件代码解读

1. #ifndef __TIMER_H
   
2. #define __TIMER_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. //申明一个定时器3 PWM初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
5. void TIMER3_PWM_Init(u16 arr, u16 psc);
   
6. #endif

复制代码

7.8.2 timer.c文件代码解读

1. #include "timer.h"
   
2. #include "led.h"
   
3. //编写定时器3 PWM初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
4. void TIMER3_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
   
5. {
   
6.       //定义三个结构体//
   
7.       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitTypeStruct;
   
8.       TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitTypeStruct;
   
9.       TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypeStruct;
   
10.       //使能TIM3时钟,使能GPIOB时钟，使能AFIO时钟//
    
11.       RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
    
12.       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);     
    
13.       //初始化GPIOB5为复用推挽输出，50MHz//
    
14.       GPIO_InitTypeStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
    
15.       GPIO_InitTypeStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
    
16.       GPIO_InitTypeStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    
17.       GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitTypeStruct);
    
18.       //*使能TIM3部分重映射*//
    
19.       GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
    
20.       //定时器3参数初始化//
    
21.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Period=arr;
    
22.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_Prescaler=psc;
    
23.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    
24.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    
25.       //*下面这行代码可以不写，值取0x00~0xFF之间，仅对TIM1和TIM8有效*//
    
26.       TIM_TimeBaseInitTypeStruct.TIM_RepetitionCounter=0x55;
    
27.       TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitTypeStruct);
    
28.       //初始化输出比较参数//
    
29.       TIM_OCInitTypeStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;
    
30.       TIM_OCInitTypeStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
    
31.       TIM_OCInitTypeStruct.TIM_Pulse=100;
    
32.       TIM_OCInitTypeStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
    
33.       TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitTypeStruct);
    
34.       //使能预装载寄存器//
    
35.       TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
    
36.       //使能定时器3//
    
37.       TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
    
38. }

复制代码

7.8.3 main.c文件代码解读

1. #include "sys.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "led.h"
   
4. #include "timer.h"
   
5. int main(void)
   
6. {  
   
7.   u16 led0pwmval=0;
   
8.   u8 dir=1;
   
9.   delay_init();              //延时函数初始化//   
   
10.   LED_Init();                //LED端口初始化//
    
11.   TIMER3_PWM_Init(899,0);    //不分频，PWM频率=72000000/900=80Khz//
    
12.   while(1)
    
13. {
    
14.    delay_ms(10);             //延迟10ms//
    
15.    if(dir)led0pwmval++;      //若dir为1，则led0pwmval加1//
    
16.    else led0pwmval--;        //若dir不为1，则led0pwmval减1//
    
17.    if(led0pwmval>300)dir=0;  //若led0pwmval大于300，则dir为0//
    
18.    if(led0pwmval==0)dir=1;   //若led0pwmval等于0，则dir为1//        
    
19.    TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);   //设置定时器3比较值，该比较值先由0升至300，再降至0，不断重复//
    
20. }  
    
21. }

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8. 实验三：定时器输入捕获实验知识补充
8.1 如下图，对应是左下部分内容。



上图红框部分细节展开：



以通道1为例：
一句话总结工作过程：通过检测TIMx_CHx上的边沿信号，在边沿信号发生跳变（比如上升沿/下降沿）的时候，将当前定时器的值(TIMx_CNT)存放到对应的捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx)里面，完成一次捕获。
具体步骤为：
8.1.1 设置输入捕获滤波器；



涉及相关寄存器：
TIMx_CR1控制寄存器1，[9:8]位CKD时钟分频因子确定fDTS频率；
TIMx_CCMR1捕获/比较寄存器1，输入捕获模式下，[7:4]位的IC1F输入捕获1滤波器，确定采样频率及数字滤波器长度。
8.1.2 设置输入捕获极性；



涉及相关寄存器：
TIMx_CCER捕获/比较使能寄存器，输入捕获模式下，[1]位CC1P输入/捕获1输出极性，确定选择是IC1还是IC1的反相信号作为触发或捕获信号。
8.1.3 设置输入捕获映射通道；



涉及相关寄存器：
TIMx_CCMR1捕获/比较寄存器1，[1:0]位CC1S捕获/比较1选择，定义通道的方向及输入脚的选择。
8.1.4 设置输入捕获分频器；



涉及相关寄存器：
TIMx_CCMR1捕获/比较寄存器1，输入捕获模式下，[3:2]位IC1PSC输入/捕获1预分频器，定义CC1输入（IC1）的预分频系数；
TIMx_CCER捕获/比较使能寄存器，输入捕获模式下，[0]位CC1E输入/捕获1输出使能，决定计数器的值是否能捕获TIMx_CCR1寄存器。

8.1.5 捕获到有效信号可以开启中断；



涉及相关寄存器：
TIMx_DIER DMA/中断使能寄存器。

8.1.6 最后，看看定时器通道对应引脚TIM5为例。



8.2 相关库函数

8.2.1 输入捕获通道初始化函数：

1. void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct);
   
2. typedef struct
   
3. {
   
4. uint16_t TIM_Channel;      //捕获通道1-4//   
   
5. uint16_t TIM_ICPolarity;   //捕获极性//
   
6. uint16_t TIM_ICSelection;  //映射关系//
   
7. uint16_t TIM_ICPrescaler;  //分频系数//
   
8. uint16_t TIM_ICFilter;     //滤波器//
   
9. }
   
10. TIM_ICInitTypeDef;   

复制代码

举例：

1. TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
   
2. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
   
3. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
   
4. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
   
5. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
   
6. TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);

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8.2.2 通道极性设置独立函数：

1. void TIM_OCxPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity)；

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8.2.3 获取通道捕获值

1. uint32_t TIM_GetCapture1(TIM_TypeDef* TIMx)；

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8.3 输入捕获的一般配置步骤
8.3.1 初始化定时器和通道对应IO的时钟；
8.3.2 初始化IO口，模式为输入，

1. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)；
   
2. GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;  //PA0 输入//

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8.3.3 初始化定时器，主要设置ARR，PSC的值：

1. void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)；

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8.3.4 初始化输入捕获通道：

1. void TIM_ICInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)；

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8.3.5 如果要开启捕获中断：

1. void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState)
   
2. void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)；

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8.3.6 使能定时器：

1. void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)；

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8.3.7 编写中断服务函数：

1. void TIMx_IRQHandler(void);

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8.4 定时器输入捕获实验部分代码解读
8.4.1 timer.h文件代码解读

1. #ifndef __TIMER_H
   
2. #define __TIMER_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. //申明一个定时器5 输入捕获初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
5. void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);
   
6. #endif

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8.4.2 timer.c文件代码解读，本代码将顺便解读库函数相关指令对应的寄存器操作。

1. #include "timer.h"
   
2. //编写定时器5 输入捕获初始化函数，入口参数包括16位的arr和psc//
   
3. void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
   
4. {  
   
5. //申明GPIO，定时器时基，定时器输入捕获和中断参数初始化四个结构体//
   
6. GPIO_InitTypeDef         GPIO_InitStructure;
   
7. TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   
8. TIM_ICInitTypeDef        TIM5_ICInitStructure;
   
9. NVIC_InitTypeDef         NVIC_InitStructure;
   
10. //**********************************************************//
    
11. //使能TIM5时钟，使能GPIOA时钟//
    
12. //针对RCC_APB1ENR寄存器，[3]位，TIM5EN设为1，即定时器5时钟开启//
    
13. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,  ENABLE);
    
14. //针对RCC_APB2ENR寄存器，[2]位，IOPAEN设为1，即IO端口A时钟开启//
    
15. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
16. //**********************************************************//
    
17. //初始化GPIOA，PA0，下拉输入模式//
    
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;    //选择引脚0
    
19. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入
    
20. //按照上述参数初始化GPIOA//
    
21. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
22. //PA0至0，PA0对应WK_UP按键，按下给1电平，未按给0电平//
    
23. GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);        
    
24. //**************************************************************//
    
25. //初始化定时器5的间基结构//
    
26. //针对TIM5_ARR寄存器，[0:15]位，取arr值，设定自动重装载寄存器的数值//
    
27. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
    
28. //针对TIM5_PSC寄存器，[0:15]位，取psc值，设定预分频器的值//
    
29. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;   
    
30. //针对TIM5_CR1寄存器，[8:9]位，CKD设00，TDTS = Tck_tim//
    
31. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     
    
32. //针对TIM5_CR1寄存器，[4]位，DIR设0，向上技术模式；[5:6]位，CMS设00，数器依据方向位(DIR)向上或向下计数//
    
33. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
34. //按照上述参数初始化定时器5的时基结构//
    
35. TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);   
    
36. //**************************************************************************************//
    
37. //初始化TIM5输入捕获参数//
    
38. //选择通道1//
    
39. TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel     = TIM_Channel_1;   
    
40. //针对TIM5_CCMR1寄存器，输入模式下，[0:1]位，CC1S设为01，即CC1通道配置为输入，IC1映射到TI1上//
    
41. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  
    
42. //针对TIM5_CCMR1寄存器，输入模式下，[4:7]位，IC1F设为0000，即IC1F设为无滤波器//
    
43. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
    
44. //针对TIM5_CCMR1寄存器，输入模式下，[2:3]位，IC1PSC设为00，不分频//
    
45. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;            
    
46. //针对TIM5_CCER寄存器，输入模式下，[1]位，CC1E设为0，即上升沿捕获//
    
47. TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity  = TIM_ICPolarity_Rising;  
    
48. //按照上述参数初始化TIM5输入捕获//
    
49. TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
    
50. //*****************************************************************************//
    
51. //TIM5中断参数初始化//
    
52. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;                  //选择TIM5中断//
    
53. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;        //抢占优先级2级//
    
54. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;               //从优先级0级//
    
55. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                  //IRQ通道被使能//
    
56. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
57. //****************************************************************************//
    
58. //开启捕获中断//
    
59. //针对TIM5_DIER寄存器，[0]位，UIE至1，允许更新中断；[1]位，CC1IE至1，允许捕获/比较1中断//
    
60. TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);   
    
61. //针对TIM5_CR1寄存器，[0]位，CEN至1,定时器5使能//
    
62. TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );                                            
    
63. }
    
64. //****************************************************************************//
    
65. //下面开始编写定时器5中断服务函数//
    
66. u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //定义一个8位的输入捕获状态变量，初始化值为0000 0000//         
    
67. u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;   //定义一个16位输入捕获变量//
    
68. void TIM5_IRQHandler(void)
    
69. {
    
70. //判断TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值是否为0，即第7位为捕获完成标志//
    
71. //如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值为0，则捕获未完成，if返回1，执行下述括号内代码，否则跳至最后一行代码//
    
72. if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)      
    
73. {      
    
74.   //更新中断函数代码，为计数器溢出时服务//
    
75.   //判断定时器5的更新中断是否发生//
    
76.   //针对TIM5_DIER寄存器，[0]位，获取UIE更新中断使能状态值；针对TIM5_SR寄存器，[0]位，获取UIF更新中断标记值//
    
77.   //当UIE为1，UIF为1，说明定时器5产生更新事件，if返回值为1，执行下述括号内代码，否则跳至捕获中断代码//
    
78.   if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)   
    
79.   {   
    
80.    //判断TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位值是否为1，即发生更新中断之前，是否已捕获到上升沿了//
    
81.    //如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位值为1，执行下述括号内代码，否则跳至捕获中断代码//     
    
82.    if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)      
    
83.    {   
    
84.     //判断TIM5CH1_CAPTURE_STA的第0~5位值是否为0x3F，即判断溢出次数是否达到上限//
    
85.     //如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第0~5位值为0x3F，执行下述括号内代码，否则跳至下述else代码//
    
86.     if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)   
    
87.     {  
    
88.      //强制输出捕获的最大时间//
    
89.      //将TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值至1，将TIM5CH1_CAPTURE_VAL设为0xFFFF//
    
90.      TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;
    
91.      TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
    
92.     }
    
93.     //如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第0~5位值不为0x3F，则执行下述else代码，TIM5CH1_CAPTURE_STA值加1//
    
94.     else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
    
95.    }  
    
96.   }
    
97. //捕获中断函数代码，表示捕获到上升沿或下降沿//
    
98. //判断定时器5的捕获1中断是否发生//
    
99. //针对TIM5_DIER寄存器，[1]位，获取CC1IE捕获/比较1使能状态值；针对TIM5_SR寄存器，[1]位，获取CC1IF捕获标记值//
    
100. //若捕获1发生捕获事件，即捕获1中断发生，则执行下述括号内代码，否则跳至最后一行代码//
     
101. if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET)
     
102.   {
     
103.    //判断TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位值是否为1，即判断再此之前是否已捕获到上升沿了//
     
104.    //若TIM5CH1_CAPTURE_STA的第6位值为1，则之前以捕获到上升沿，本次是下降沿，即完成一次捕获//   
     
105.    if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)      
     
106.    {   
     
107.     //将TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值至1//
     
108.     TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;                        
     
109.     //将TIM_GetCapture1(TIM5)函数的返回值赋给TIM5CH1_CAPTURE_VAL//
     
110.     //针对TIM5_CCR1,获取[0:15]位的值并传至TIM5CH1_CAPTURE_VAL//
     
111.     TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);
     
112.     //重新配置极性，为上升沿捕获//   
     
113.     TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising);     //CC1P=0 设置为上升沿捕获//
     
114.    }
     
115.    else                                                    //本次捕获的是上升沿//
     
116.    {
     
117.     TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;                              
     
118.     TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
     
119.     //针对TIM5_CNT计数器寄存器，[0:15]位，全设0//
     
120.     TIM_SetCounter(TIM5,0);
     
121.     TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40;                             //标记捕获到了上升沿//
     
122.     TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);    //CC1P=1 设置为下降沿捕获//
     
123.    }      
     
124.   }                     
     
125.   }
     
126.     TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
     
127. }

复制代码

8.4.3 main.c文件代码解读

1. #include "led.h"
   
2. #include "key.h"
   
3. #include "timer.h"
   
4. #include "sys.h"
   
5. #include "delay.h"
   
6. #include "usart.h"
   
7. //下述两个变量已在timer.c文件中申明过//
   
8. extern u8  TIM5CH1_CAPTURE_STA;                            //输入捕获状态         
   
9. extern u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL;                            //输入捕获值
   
10. int main(void)
    
11. {  
    
12. u32 temp=0;
    
13. //设置NVIC中断分组2，即2位抢占优先级，2位响应优先级//
    
14. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);            
    
15. delay_init();                                             //延时函数初始化   
    
16. uart_init(115200);                                        //串口初始化为115200
    
17. LED_Init();                                               //LED端口初始化
    
18. //初始化TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)函数，arr=0xFFFF，psc=71，即以1Mhz的频率进行计数//
    
19. //1Mhz计算来源：下述函数中，有针对TIM5_CR1寄存器[8:9]位的配置，即CKD设00，即CK_INT频率与CK_PSC频率一样//
    
20. //CK_PSC频率除以psc+1=72，即获得CK_CNT=1Mhz，为什么+1请参考STM32中文参考手册，14.4.11预分频器TIMx_PSC//
    
21. TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1);  
    
22.   while(1)  
    
23. {
    
24.    delay_ms(10);                                       //延时10ms//  
    
25.    //判断TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值是否为0，0x80即0b1000 0000//
    
26.    //如果TIM5CH1_CAPTURE_STA的第7位值为0，则if返回1，即成功捕获一次上升沿和一次下降沿，执行下述括号内代码//  
    
27.    if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)                           
    
28.   {
    
29.    //将TIM5CH1_CAPTURE_STA的第[0:5]位数据传至temp中//
    
30.    temp=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;                     
    
31.    temp*=65536;                                        //temp的最小单位对应65536个计数时间总和//
    
32.    temp+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;                          //TIM5CH1_CAPTURE_VAL的最小单位对应1个计数时间//   
    
33.    printf("HIGH:%d us\r\n",temp);                      //打印总的高电平时间//
    
34.    TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;                              //开启下一次捕获//
    
35.   }
    
36. }
    
37. }

复制代码

8.5 定时器输入捕获实验代码缺点，从timer.c文件中也可以发现，每次捕获的上升沿至下降沿的时间间隔不能大于某个最大值（大概4秒多），否则将强制输出最大时间，并开始新一轮上升沿捕获。
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