【STM32学习】定时器寄存器配置、功能工作过程详解

零、参考

STM32-定时器详解
STM32个人笔记-定时器

一、引言

本文针对STM32F103系列单片机的定时器进行介绍。
主要是其常用功能的工作流程、以及寄存器的对应配置。

该图清晰的表明了各种定时器的参数与功能。其中，基础定时器基本上就只有最简单的计数到了然后触发中断的功能；通用和高级定时器，在其基础上还有PWM输出、捕获/比较、刹车、死区设置等功能。图片来源

二、功能以及寄存器说明

1、最基本的定时功能（时基单元）

1.1 框图

这是截取了参考手册中三种定时器的款图，对于下半部分该功能涉及不到。
对于定时器的始终来源CK_INT，大家可以根据RCC时钟树，查看时钟源频率是多少。
从CK_INT到CK_PSC，三种类型的定时器基本都是一致的；从CK_PSC到最后的中断触发，不同的是高级定时器还有一个重复数据定时器。也就是说高级定时器，并不是当计数器溢出之后就立即触发中断，其还会经过重复计数器的操作才会被触发。

影子寄存器：框图中带有阴影的寄存器，除了自己本体外，还有一个一模一样的影子寄存器。我们可以将本体理解为用来当作缓冲的，影子才是真正起作用的。为什么这样设计呢？比如，当定时器正在运行当中，此时ARR=36，CNT计数到32，就在这时，我们修改ARR为30，如果没有影子，那么CNT此时来说已经溢出了，会直接触发中断，但是很明显，由于我们的修改，怕破坏了当前定时器输出的周期，如果是PWM输出的话，在要求及其严格的场景下，可能会产生某些误差。所以增加了影子寄存器，当我们修改重要寄存器的时候会先放到本体寄存器，然后当当前周期结束时，才会由UEV事件触发，将本体中的设置放到影子中起作用。

从图中可以看出，当新值写入时，是先写入到本体，并未起作用。当当前运行周期结束后，才会将新值加载到影子中。

1.2 工作流程

对于基本和通用定时器：
PSC预分频器，根据设置的分频数，将CK_INT传递过来的时钟频率分频后，驱动CNT计数器计数。即计一个数的时间t是1/(TIMxCLK/(PSC+1))=(PSC+1)/TIMxCLK；那么将CNT中的数据计完，需要的时间为(ARR+1)*(PSC+1)/TIMxCLK。然后触发中断，ARR会将数据重新装到CNT中，然后执行中断服务函数。

例如，TIMXCLK=72MHz，PSC=7199，ARR=4999。则中断事件为t=（4999+1）*（7199+1）/ 72 * 1000000 = 0.5s，即500ms产生一次中断。注意时间与频率的关系。

而对于高级定时器：
当上述CNT计数溢出之后，并不是直接触发中断，而是触发重复计数器（RCR）计数，当RCR计数溢出之后，才会触发中断服务函数。

1.3 寄存器介绍

根据stm32固件库，我们可以看出，只需要对时基初始化结构体 TIM_TimeBaseInitTypeDef 结构体进行配置能，就能实现最基本的定时器功能。

先看该结构体中有哪些东西：

再看初始化函数：

不难发现，使用的寄存器有：CR1、PSC、ARR、CNT、RCR、EGR。
其中CNT寄存器，在框图中出现了。

1.3.1 CR1寄存器

位0：计数器使能，必须开启
位1：是否允许中断差触发UEV，进而更新影子寄存器
位2：设置哪些事件能触发中断
位4-位6:5：计数方式的设置
位7：是否使用ARR的影子寄存器

1.3.2 CNT、PSC、ARR寄存器

这三个没什么好说的，知道如何计算中断时间就行。PSC和ARR的范围为1-65535。

1.3.3 EGR寄存器

对于高级和通用定时器，EGR寄存器还有很多其他功能，但是就对基本的使用来说，仅需设置这一位。

这一位什么意思呢？中断的产生都是硬件自动控制的（溢出等）。而这个是用来通过软件的方式触发中断或者事件更新的，进而将本体寄存器中的值放入到影子寄存器中。

例如，在固件库中，初始化的时候，这一位是设置为1的。即初始化的时候，立马触发一个中断，将该放的数据放到该放的位置。

1.3.4 RCR寄存器

该寄存器只有高级定时器才有。

所以，当用高级定时器来实现定时功能的时候，该位应该设置为0，否则，定时事件会感觉很长。固件库配置默认为0。

关于其最后两句话，通过下图很好理解。

1.3.5 DIER寄存器

在定时功能下，只需要设置最后一位。

在库函数中，TIM_ITConfig函数就是用来是遏制允许中断的。