STM32-标准库定时器

发表于 2025-12-8 21:17

定时器是单片机上的片上外设之一

定时器TIM1是挂载在APB2总线上，而定时器TIM2~4是挂载在APB1总线上的

我们可以简单地把定时器理解为手表，在单片机内部所有与时间有关的操作及几乎都会用到定时器

定时器分三类分别是：高级定时器，通用定时器和基本定时器。

从高级定时器到通用定时器再到基本定时器功能是不断阉割的。

在STM32F1系列的单片机最多有14个定时器，其中TIM1和TIM8是高级定时器，TIM6和TIM7是基本定时器，剩下的就是同通用定时器，在STM32F103C8T6这款单片机中仅有TIM1~4这四个定时器。

定时器的结构框图

时基单元的基本结构

时基单元一共是由五个部分组成，分别是时钟来源、预分频器（PSC）、计数器（CNT）、自动重装寄存器（ARR），和重复计数器（RCR）。其中重复计数器RCR是只有高级定时器才有的。

时钟来源：来源有两种，一种是时钟树，另一种是从模式控制器。

预分频器（PSC）：对时钟信号进行降频，降低的频率是 /(PSC+1)；PSC是分频系数。

计数器（CNT）：计数器顾名思义就是用来计数的，是对进行过分频之后的脉冲信号进行计数的，从0开始每来一个脉冲，计数器就+1.

自动重装寄存器（ARR）：用来设置定时周期的，就是CNT计数的最大值。例如ARR=4时，CNT 0-1、1-2、2-3、3-4、4-0，共计五个脉冲，即周期为：ARR+1

重复计数器（RCR）：就是重复计数的次数，，若没有RCR，计数器每发生一次计数溢出就会产生一次更新时间。

这个石英手表就和时基单元的内部结构很相似，把表盘拆开可以看到里面由一颗石英晶振，它的频率是32.768k=32768Hz，这个石英晶振就相当于是时基单元里面的时钟来源。而手表里面有一部分电路用来降低频率，就相当于时基单元里面的预分频器PSC，那将PSC的值设置为32767，就是对它进行327681分频，就得到了一个1Hz的时钟信号，它的周期时间是1s，（即1s产生一次高低电平的变化，1个脉冲），在手表中的秒针每一秒会跳变一格，计数器CNT会从0开始每一秒钟增加1。自动重装寄存器（ARR）是用来设置定时周期，将ARR设置为59，那么周期就是60s，即为一分钟。

计数方式

计数方式总共有三种分别是：上计数，下计数和中心对齐。

上计数就是上面所用到的计数方式从0开始计数到ARR，下计数就是从ARR开始计数到0，中心对齐是先上计数再下计数。

一般使用的都是上计数方式。

时钟来源

分辨率是指定时器能够区分的最小时间间隔，即定时器计数一次的持续时间

分辨率 = 1 / 定时器时钟频率(单位是us,ms,s等）

周期是指定时器完成一次完整计数循环所需的时间。

例如：手表的计数最小是1s钟那么手表的分辨率就是1s,而手表的秒针每转一圈是60s这就是周期。

假设时钟源的频率是72MHz,将预分频器值（PSC）设置为71，就是对是时钟源进行72分频得到1MHz的信号，其分辨率为1/1MHz=1/1 000 000 s=1us.而1ms=1000us，所以技术周期是1000us,要将ARR的值设置为999，计数周期就是1us,将RCR设置为0，那么就是1us产生一次更新事件。

定时器的时钟来源，单片机的启动代码完成后时钟树的配置如上，TIM1是挂载在APB2总线上的，而PCLK2的最大频率是72MHz所以TIM1的频率是72MHz，TIM2~4是挂载在APB1总线上的，PCLK1的最大时钟频率是36MHz。

STM32 的硬件设计中有一个倍频器逻辑：
如果 APB 预分频系数不为 1，则定时器时钟频率 = APB 总线频率*2。

也就是说TIM2~4的时钟频率为72MHz

即TIM1~4的时钟频率都是72MHz

寄存器的预加载

预分频器（PSC）和自动重装寄存器（ARR）以及重复计数器（RCR）都有一个影子寄存器

在向寄存器写值的时候是先将值写入影子寄存器，他不会立即生效，而是当计数溢出产生Update事件时影子寄存器里的值才会进入活动寄存器生效，而这种机制我们就将其叫做寄存器的预加载。

寄存器预加载的作用

以ARR为例：当CNT计数到5时，突然将ARR的值改为3，那么这时CNT>ARR，这是为无论CNT再怎么增加都不会等于3，那么CNT就会一直增加下去，直到增长为一个最大的极限值65535才会发生溢出。那么周期就变成了65536，这种情况就是属于定时器跑飞了。

加入寄存器的预加载之后

如上图所示，加入影子寄存器后，突然更改ARR的值是被写入到了影子寄存器当中不会立即生效，会在Update更新事件发生后才生效，具体情况如上图所示。
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「笑361」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/2402_87164260/article/details/155633040

[应用相关] STM32-标准库定时器

相关帖子

浏览过的版块