1. 通用定时器概述
STM32 的通用定时器（General Purpose Timer, GPTIM）是嵌入式系统中实现定时、计数、PWM 生成功能的核心外设。其核心特性包括：
16/32 位可编程计数器（TIMx_CNT）
预分频器（TIMx_PSC）：将时钟源分频为计数器时钟
自动重载寄存器（TIMx_ARR）：设定计数器周期
捕获/比较通道（TIMx_CCRx）：支持输入捕获和输出比较
多种工作模式：向上计数、向下计数、中央对齐模式
中断/DMA 支持：支持更新事件、捕获/比较事件等中断
2. 核心寄存器详解
2.1 控制寄存器 1 (TIMx_CR1)
typedef struct {
uint16_t TIM_CounterMode; // 计数模式（向上/向下/中央对齐）
uint16_t TIM_CounterDirection; // 计数方向（仅中央对齐模式有效）
uint16_t TIM_Prescaler; // 预分频器值
uint16_t TIM_AutoReloadPreload; // 自动重载预装载使能
} TIM_CR1_TypeDef;
TIM_CounterMode：
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_Prescaler：预分频系数（0~65535），用于分频定时器时钟。
TIM_AutoReloadPreload：
TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE：禁用自动重载
TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE：启用自动重载（更新事件后加载新值）
2.2 预分频器寄存器 (TIMx_PSC)
uint16_t TIMx_PSC;
作用：将输入时钟分频为 TIMx_CLK = (TIMx_CLK_IN) / (PSC + 1)
典型配置：
htim.Instance->PSC = 7199; // 72MHz -> 10kHz（72MHz / (7199+1) = 10kHz）
2.3 自动重载寄存器 (TIMx_ARR)
uint32_t TIMx_ARR;
作用：设定计数器周期（向上计数时从 0 到 ARR；向下计数时从 ARR 到 0）。
典型配置：
htim.Instance->ARR = 9999; // 10kHz -> 1s（10000 个计数周期）
2.4 状态寄存器 (TIMx_SR)
uint16_t TIMx_SR;
标志位：
TIM_FLAG_UPDATE：更新事件标志（计数器溢出）
TIM_FLAG_CC1：捕获/比较通道 1 事件
TIM_FLAG_CC2：捕获/比较通道 2 事件
清零方法：
__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim, TIM_FLAG_UPDATE); // 清除更新事件标志
3. HAL 库主要函数详解
3.1 定时器初始化函数
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Init(TIM_HandleTypeDef *htim);
参数说明：
htim：指向 TIM_HandleTypeDef 结构体的指针，包含以下关键成员：
Instance：定时器外设基地址（如 TIM2）
Init：初始化配置结构体（TIM_Base_InitTypeDef）
typedef struct {
uint32_t Prescaler; // 预分频值（0~65535）
uint32_t CounterMode; // 计数模式（向上/向下/中央对齐）
uint32_t Period; // 自动重载值（0~65535 或 0~4294967295）
uint32_t ClockDivision; // 时钟分频（0: 不分频, 1: 2 分频, 2: 4 分频）
uint32_t AutoReloadPreload; // 自动重载预装载使能
} TIM_Base_InitTypeDef;
返回值：HAL_OK 表示初始化成功。
示例代码：
TIM_HandleTypeDef htim2;
void MX_TIM2_Init(void) {
htim2.Instance = TIM2;
htim2.Init.Prescaler = 7199; // 72MHz -> 10kHz
htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim2.Init.Period = 9999; // 10kHz -> 1s
htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
}
3.2 启动定时器
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim);
参数说明：
htim：指向已初始化的 TIM_HandleTypeDef 结构体。
功能：启动定时器并使能更新中断。
示例代码：
if (HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
3.3 中断回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
参数说明：
htim：触发中断的定时器句柄。
功能：当计数器溢出时自动调用此回调函数。
示例代码：
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
if (htim->Instance == TIM2) {
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0); // 切换 LED 状态
}
}
3.4 PWM 输出配置函数
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
参数说明：
htim：指向已初始化的 TIM_HandleTypeDef 结构体。
Channel：PWM 通道（如 TIM_CHANNEL_1）。
示例代码：
// 配置 PWM 参数
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; // PWM 模式 1
sConfigOC.Pulse = 500; // 占空比（ARR=9999，占空比为 5%）
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; // 高电平有效
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
// 启动 PWM
if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
4. 定时器时序计算公式
4.1 定时器时钟频率
fCLK ：定时器输入时钟频率（如 APB1 总线频率）
PSCPSCPSC：预分频器值
4.2 定时器溢出时间
ARRARRARR：自动重载值
PSCPSCPSC：预分频器值
fCLK ：定时器输入时钟频率
5. 典型应用场景
5.1 定时中断
5.2 PWM 生成
6. 常见问题与解决方案
6.1 定时器无法启动
原因：未使能定时器时钟或未配置 NVIC 中断。
解决方案：
__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); // 使能 TIM2 时钟
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn); // 使能中断
6.2 PWM 占空比不准确
原因：未正确配置 TIMx_CCRx 寄存器。
解决方案：
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 1000); // 设置占空比为 10%
7. 总结
STM32 通用定时器通过灵活的寄存器配置和 HAL 库函数，可以实现精确的定时、PWM 生成、输入捕获等功能。掌握预分频器、自动重载寄存器和中断回调函数的配置是关键。实际应用中需结合具体需求调整参数，并验证时序计算结果是否符合预期。
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