一、定时器概述

1. 定时器简介

实现定时器的方式一般有软件、硬件两种方式，本文主要针对STM32的硬件定时器。

定时器的核心是一个计数器，该计数器会按照一定的时钟频率进行加 1 或减 1 操作。当计数器的值达到预设的阈值（即自动重装载值）时，会触发特定的事件，如产生中断、更新输出信号等。同时，计数器可以根据配置自动重新开始计数，形成周期性的定时操作。

2. 定时器常见类型

3. STM32定时器特性表

F1系列

H7系列

二、基本定时器

1. 基本定时器功能简介

基本定时器有TIM6/TIM7，其主要特性有：

• 基本定时器使用 16 位的计数器，计数模式为向上计数，即从 0 开始计数，逐步递增，直到达到自动重载寄存器（ARR）中设置的值，然后计数器会重新归零并开始下一轮计数。
• 可编程预分频器可以对定时器的时钟源进行分频，预分频系数范围通常为 1 - 65536。通过设置预分频寄存器（PSC）的值，可以调整定时器的计数频率，从而实现不同的定时精度。
• 自动重载寄存器（ARR）用于存储计数器的上限值。当计数器的值达到 ARR 中设置的值时，会产生更新事件，计数器会重新归零。
• 计数器溢出（达到 ARR 值）时会产生更新事件。更新事件可以用于触发一些操作，例如触发 DAC（数模转换器）或 ADC（模数转换器）的转换。
• 基本定时器可以产生 DMA（直接内存访问）请求。当定时器产生更新事件时，可以触发 DMA 传输，将数据从一个内存位置传输到另一个内存位置，而无需 CPU 的干预，提高系统效率。

2. 时钟树

在STM32F1中，TIM1和TIM8是挂载在APB2总线上，（最大稳定频率72MHz）
而TIM2~5挂载在APB1总线上（最大频率36MHz）。

并不是挂载在APB1上，定时器频率最大就是36MHz，还要取决于预分频系数，如下图所示的 TIM1 Timer x1,2 Multiplier。

3. STM32 定时器计数模式

4. STM32 定时器相关寄存器

（1）TIMx_CR1 设置ARR寄存器是否有缓冲、关闭/开启计数器

位7：ARPE: 自动重载预装载使能（Auto-reload preload enable）

• 0： TIMx_ARR寄存器没有缓冲，默认值，赋值后立即将ARR的值加载到影子寄存器
• 1： TIMx_ARR寄存器有缓冲，在更新事件时自动将ARR的值加载到影子寄存器

位0：CEN：计数器使能（Counter enable）

• 0：关闭计数器
• 1： 使能计数器

（2）TIMx_DIER

位8: UDE：更新DMA请求使能（Update DMA request enable）

• 0：关闭DMA请求
• 1： 使能DMA请求

位0：UIE：更新中断使能（Update interrupt enable）

• 0：关闭更新中断
• 1： 使能更新中断

（3）TIMx_SR 状态寄存器

位0： UIF：更新中断标志（Update interrupt flag）

• 0：无更新中断
• 1： 有更新中断

在中断服务函数中，需要手动清除中断标志位，否则会一直触发中断。

（4）TIMx_CNT 计数器寄存器

• 位宽为16位，用于存储计数器的值。

（5）TIMx_PSC 预分频器寄存器

• 位宽为16位，用于设置预分频器的值。
• 计数器的时钟频率 = 定时器时钟频率 / （预分频器值 + 1）。

（6）TIMx_ARR 自动重装载寄存器

• 位宽为16位，用于设置计数器的上限值。
• 当计数器的值达到 ARR 中设置的值时，会产生更新事件，计数器会重新归零。
• 如果自动重装载值为0，则计数器停止 。

5. 定时器溢出时间计算方法

定时器溢出时间 T o u t = （自动重装载值 A R R + 1 ） * （预分频系数 P S C + 1 ） / 定时器时钟频率 F t 定时器溢出时间T_{out} = （自动重装载值ARR + 1） * （预分频系数PSC + 1） / 定时器时钟频率F_t定时器溢出时间Tout=（自动重装载值ARR+1）*（预分频系数PSC+1）/定时器时钟频率Ft

三、定时器配置步骤

1. 配置定时器基础工作参数

HAL_TIM_Base_Init(&htim);

2. 定时器基础MSP初始化

HAL_TIM_Base_MspInit(&htim); 配置NVIC,CLOCK等, GPIO配置

3. 使能更新中断并启动计数器

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim);

4. 设置优先级，使能中断

HAL_NVIC_SetPriority(TIMx_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIMx_IRQn);

5. 编写中断服务函数

void TIMx_IRQHandler(void)

6. 清除中断标志位

__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim, TIM_IT_UPDATE);

另外有一个定时器更新中断回调函数，在中断服务函数中会自动调用，该函数用户可以自行重写：
void
HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);

四、定时器配置实例

本示例使用定时器6，实现500ms定时器更新中断，控制GPIO口翻转。本项目在之前项目基础上增加配置，省略了GPIO等配置说明 。
时钟频率设置如下：

1. STM32CubeMX配置 启用TIM6

超时时间=(499+1)*(7999+1)/8MHz = 500ms。

2. 启动 TIM6全局中断

3. 生成的部分代码

main.c里TIM6初始化

/**
  * @brief TIM6 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_TIM6_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 0 */

  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 1 */
  htim6.Instance = TIM6;
  htim6.Init.Prescaler = 7999;
  htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim6.Init.Period = 499;
  htim6.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim6) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim6, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 2 */

}

stm32f1xx_it.c 中断

/**
  * @brief This function handles TIM6 global interrupt.
  */
void TIM6_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM6_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim6);
  /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM6_IRQn 1 */
}

4. 手工添加代码

（1）TIM6初始化的代码里，添加启动中断

/* 在TIM6初始化函数末尾添加 */
/* USER CODE BEGIN TIM6_Init 2 */
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);  // 启动定时器中断
/* USER CODE END TIM6_Init 2 */

（2）实现中断回调函数

/* 定时器6中断回调 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM6)
    {
        // 这里添加中断处理代码
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_0);
    }
}