当前位置：首页 > news >正文

STM32F103 basic定时器的介绍和应用

news 2025/8/15 11:18:49

概述

1 定时器的重要参数

1.1 核心概念

1.2 使用步骤 (以产生固定周期中断为例)

2 使用STM32Cube工具配置参数

2.1 配置定时器参数

2.2 配置项目参数

3 定时器的使用

3.1 实现功能代码

3.2 测试

概述

STM32F103 的基础定时器（TIM6 和 TIM7）是相对简单的定时器，主要用于产生精确的时间基准、触发 DAC 转换或驱动软件定时器。它们没有输入捕获或输出比较通道，结构简单，是理解 STM32 定时器工作原理的良好起点。

1 定时器的重要参数

1.1 核心概念

时钟源 (Clock Source)： 定时器的核心是一个计数器，它需要一个时钟信号来驱动计数。基础定时器的时钟源固定来自 APB1 总线时钟 (PCLK1)。

预分频器 (Prescaler - PSC)： 用于将输入的时钟频率进行分频，降低计数器的计数速度。CK_CNT = PCLK1 / (PSC + 1)。

自动重装载寄存器 (Auto-Reload Register - ARR)： 定义了计数器计数的上限（周期）。计数器从 0 开始计数，达到 ARR 值时，产生更新事件 (Update Event - UE)，然后通常复位回 0（或根据配置），重新开始计数。

计数器 (Counter - CNT)： 实际的计数值寄存器，在时钟驱动下递增（或递减）。

更新事件 (Update Event - UE)： 当计数器达到 ARR 值（溢出）时发生。这是定时器最基本的“定时完成”信号。

更新中断 (Update Interrupt - UI)： 如果使能了中断，当更新事件发生时，会触发中断请求。

1.2 使用步骤 (以产生固定周期中断为例)

1） 使能定时器时钟

定时器挂载在 APB1 总线下。
在 RCC 寄存器中使能 TIM6 (或 TIM7) 的时钟。

// 标准外设库 (Standard Peripheral Library - SPL)
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);// HAL 库
__HAL_RCC_TIM6_CLK_ENABLE(); // 通常写在 HAL_TIM_Base_Init() 内部

2） 配置时基单元 (Time Base Unit)

这是最核心的配置，设置 PSC 和 ARR 以确定定时器的溢出周期。

计算公式： 定时周期 T = (ARR + 1) * (PSC + 1) / TIMx_CLK

TIMx_CLK：通常是 PCLK1 (APB1 时钟频率)。注意 STM32F103 的 APB1 最大频率为 36MHz。

PSC：预分频器值 (0 到 65535)。

ARR：自动重装载值 (0 到 65535)。

目标： 例如，系统时钟 SYSCLK = 72MHz, APB1 预分频器为 /2，则 PCLK1 = 36MHz (TIMx_CLK = PCLK1 = 36MHz)。要产生一个 1ms (0.001s) 的周期中断：

T = 0.001 = (ARR + 1) * (PSC + 1) / 36000000

(ARR + 1) * (PSC + 1) = 36000

可以选取 PSC = 35999 (即分频 36000 倍)，则 ARR + 1 = 1 -> ARR = 0。

也可以选取 PSC = 35 (分频 36 倍)，则 ARR + 1 = 1000 -> ARR = 999。

通常让 ARR 大一些，PSC 小一些，分辨率更高（计数器步进时间更小）。但两种组合都能达到 1ms 周期。

参考代码如下：

// SPL 配置时基结构体
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;        // ARR 值 (0 - 65535)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 35;      // PSC 值 (0 - 65535)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;   // 基础定时器通常忽略或设为0
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 基础定时器只能向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure); // 应用配置// HAL 配置时基结构体
TIM_HandleTypeDef htim6;
htim6.Instance = TIM6;
htim6.Init.Prescaler = 35;         // PSC 值
htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数
htim6.Init.Period = 999;            // ARR 值
htim6.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 通常忽略
htim6.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; // ARR是否缓冲 (可选)
if (HAL_TIM_Base_Init(&htim6) != HAL_OK) {// 初始化错误处理
}

3） 使能更新中断 (如果需要中断)：

配置定时器中断源（更新事件中断）。
配置 NVIC (嵌套向量中断控制器) 以允许定时器中断请求到达 CPU。

// SPL
TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE); // 使能 TIM6 更新中断// 配置 NVIC (需先定义 NVIC 初始化结构体)
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM6_IRQn; // TIM6 全局中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        // 子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);// HAL
// HAL_TIM_Base_Init() 内部通常会调用 HAL_NVIC_SetPriority() 和 HAL_NVIC_EnableIRQ()
// 但通常需要在主程序中显式调用中断使能函数
HAL_NVIC_SetPriority(TIM6_IRQn, 0, 0); // 设置优先级
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn);         // 使能 TIM6 中断通道

4） 使能定时器

启动计数器开始计数。

// SPL
TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); // 启动 TIM6// HAL (使用中断模式启动)
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);

5） 编写中断服务程序 (ISR - 如果使用了中断)：

在中断服务程序中，必须检查中断标志位，并在处理完成后清除该标志位。
这里是执行定时任务的代码位置（例如，翻转 LED、更新变量、读取传感器等）。

// SPL
void TIM6_IRQHandler(void) { // TIM6 中断服务函数名是固定的if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET) { // 检查更新中断标志// 用户代码 - 在这里执行你的定时任务// 例如： GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 翻转 PA0 引脚状态TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update); // 清除更新中断标志位！非常重要！}
}// HAL
void TIM6_IRQHandler(void) {HAL_TIM_IRQHandler(&htim6); // HAL 库的通用中断处理函数
}// HAL 回调函数 (在 HAL_TIM_IRQHandler 内部调用)
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if (htim->Instance == TIM6) { // 检查是哪个定时器触发的回调// 用户代码 - 在这里执行你的定时任务// 例如： HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0); // 翻转 PA0}
}

6)不使用中断的查询方式：

如果你不需要中断，只想在主循环中查询定时器是否溢出：

// SPL
TIM_Cmd(TIM6, ENABLE); // 启动定时器
while (1) {if (TIM_GetFlagStatus(TIM6, TIM_FLAG_Update) != RESET) { // 查询更新标志// 用户代码 - 执行定时任务TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_FLAG_Update); // 清除更新标志}// ... 其他代码 ...
}// HAL
HAL_TIM_Base_Start(&htim6); // 启动定时器 (不使用中断)
while (1) {if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET) { // 查询标志if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim6, TIM_IT_UPDATE) != RESET) { // 检查中断源使能 (可选)// 用户代码__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim6, TIM_FLAG_UPDATE); // 清除标志}}// ... 其他代码 ...
}

2 使用STM32Cube工具配置参数

2.1 配置定时器参数

1）在Clcok configuration 中配置时钟，具体参数如下：

2）定时器相关的配置，选择Timer-6,配置参数，产生1ms的定时中断

3）配置中断函数，使能中断，并设置中的函数的优先级

2.2 配置项目参数

在Project Setting卡片上配置开发工具和堆栈参数

完成以上参数配置后，可点击GNERATE CODE生成代码

项目结构如下：

3 定时器的使用

3.1 实现功能代码

1）启动定时器

源代码如下：

   HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);

2) 重写回调函数，并在该函数中调用相应的功能

源代码如下：

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{/* USER CODE BEGIN Callback 0 */static int count = 0;/* USER CODE END Callback 0 */if (htim->Instance == TIM6) {if( count %150 == 0){}count++;}/* USER CODE BEGIN Callback 1 */if (htim->Instance == TIM7) {}/* USER CODE END Callback 1 */
}
/* USER CODE END 4 */