TIM（Timer）定时器是STM32系列微控制器中常用的外设之一，定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断。本章开始介绍定时器的相关内容。
19.1 定时器简介
STM32定时器根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型。在前面《第17章.RCC-STM32时钟配置》的图17.1-1 STM32时钟树中，我们可以看到有8个定时器，其中定时器1和8挂载在APB2总线上，定时器2-7挂载在APB1总线上。 注意不同型号的STM单片机的资源是不一样的，我们教程用的STM32F103C8T6定时器资源有TIM1/TIM2/TIM3/TIM4，即一个高级定时器和3个通用定时器，没有基本定时器。
图19.1-1 定时器分类
19.1.1 基本定时器
概述：基本定时器TIM6和TIM7是一个16位的只能向上计数的定时器，只能定时，没有外部IO。
作用：基本定时器用于基本的定时功能。不支持输入捕获和输出比较功能，但可以用于驱动DAC（数模转换器）或产生基本的定时中断。
19.1.2 通用定时器
概述：通用定时器TIM2/3/4/5是一个16位的可以向上/下计数的定时器，可以定时，可以输出比较，可以输入捕捉，每个定时器有4个外部IO（可参考前面第三章中的《图3.3-2 STM32F103C8T6各引脚定义》）。
作用：除具备基本定时器所有功能外，还具有输入捕获、输出比较功能。输入捕获功能可用于测量输入信号的频率和脉宽，输出比较功能可产生PWM波形用于电机、舵机控制等场景。
19.1.3 高级定时器
概述：高级定时器TIM1/8是一个16位的可以向上/下计数的定时器，除了具有通用定时器的所有功能外，还支持互补输出、死区时间控制等高级功能，每个定时器有8个外部IO。
作用：主要用于三相电机控制。
19.2 基本定时器框图
学习基本定时器框图会对定时器有一个很好的整体了解，之后的编程也会有一个清晰的思路。
图19.2-1 基本定时器框图
19.2.1 时钟源
如图中标号①部分，定时器要实现计数功能，首先要给它一个时钟源：定时器时钟TIMxCLK，即内部时钟CK_INT。基本定时器时钟挂载在APB1总线，所以它的时钟来自于APB1总线，但是基本定时器时钟不是直接由APB1总线直接提供，而是先经过一个倍频器。当APB1的预分频器系数为1时，这个倍频器系数为1，即定时器的时钟频率等于APB1总线时钟频率；当APB1的预分频器系数≥2分频时，这个倍频器系数就为2，即定时器的时钟频率等于APB1总线时钟频率的两倍，库函数中APB1 预分频的系数是2，即PCLK1=36Mhz，所以定时器时钟TIMxCLK=36*2=72Mhz。
19.2.2 控制器
控制器除了控制定时器复位、使能、计数等功能之外，还可以用于触发DAC转换。
19.2.3 时基单元
时基单元包括：预分频器寄存器(TIMx_PSC)、计数器寄存器(TIMx_CNT)、自动重载寄存器(TIMx_ARR)。基本定时器的这三个寄存器都是16位有效数字，即可设置值范围是0~65535。
PSC 预分频器：时基单元中的预分频器PSC，输入CK_PSC来源于控制器部分，实际上就是来自于内部时钟（CK_INT），输出CK_CNT是分频后的时钟，它是计数器实际的计数时钟，通过设置预分频器寄存器(TIMx_PSC)的值可以得到不同频率的CK_CNT，计算公式如下,公式中PSC是写入预分频器寄存器(TIMx_PSC)的值。
预分频器寄存器(TIMx_PSC)可以在运行过程中修改它的数值，新的预分频数值将在下一个更新事件时起作用。更新事件发生时，会把TIMx_PSC寄存器值更新到其影子寄存器中，才会起作用。
影子寄存器:从上框图看，预分频器PSC后面有一个影子，自动重载寄存器也有个影子，这就表示这些寄存器有影子寄存器。影子寄存器是一个实际起作用的寄存器，不可直接访问。我们可以把预分频系数写入预分频器寄存器(TIMx_PSC)，但是预分频器寄存器只是起到缓存数据的作用，只有等到更新事件发生时，预分频器寄存器的值才会被自动写入其影子寄存器中，这时才真正起作用。
自动重载寄存器：自动重装载寄存器ARR是一个16位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断。该寄存器及其影子寄存器和PSC预分频器有所不同，自动重载寄存器是否具有缓冲作用还受到ARPE位的控制。当该位置0时，ARR寄存器不进行缓冲，我们写入新的ARR值时，该值会马上被写入ARR影子寄存器中，从而直接生效；当该位置1时，ARR寄存器进行缓冲，我们写入新的ARR值时，该值不会马上被写入ARR影子寄存器中，而是要等到更新事件发生才会被写入ARR影子寄存器，这时才生效。预分频器寄存器则没有这样相关的控制位。
计数器：基本定时器的计数器（CNT）是一个16位递增的计数器，当寄存器（TIMx_CR1）的CEN位置1，即使能定时器，每来一个CK_CNT脉冲，TIMx_CNT的值就会递增加1。当TIMx_CNT值与TIMx_ARR的设定值相等时，TIMx_CNT的值就会被自动清零并且会生成更新事件（如果开启相应的功能，就会产生DMA请求、产生中断信号或者触发DAC同步），如此循环。TIMx_CNT等于TIMx_ARR时，称之为定时器溢出，定时器溢出就伴随着更新事件的发生。
19.3 定时时间的计算
计数器在CK_CNT的驱动下，计一个数的时间则是CK_CNK的倒数，而根据前面公式CK_CNT=TIMxCLK/(PSC+1)，那么记一个数的时间为：(PSC+1)/TIMxCLK，产生一次中断的时间则等于：
其中ARR即为自动重载寄存器的值，因为是从0开始计数的，因此公式中需要+1.
下面我们举例说明。我们设置一个10ms周期的定时器更新中断，一般思路是先设置预分频寄存器，然后才是自动重载寄存器。我们内部时钟TIMxCLK为72MHz，我们把预分频系数设置为7200，即写入预分频寄存器的值PSC为7199，那么CK_CNT=72MHz/7200=10KHz。这样就得到计数器的计数频率为10KHz，计数器1秒钟可以计10000个数。所以我们让计数器计数100个数就能满足要求，即需要设置自动重载寄存器的值ARR为99。如果1秒中断的话，那ARR为10000-1=9999即可。
19.4 基本定时器控制寄存器
下面介绍基本定时器（TIM6/TIM7） 的几个重要的寄存器，完整的可以参考《STM32F10x-中文参考手册》。
19.4.1控制寄存器1（TIMx_CR1）
图19.4-1 TIMx_CR1 寄存器
位7（APRE）用于控制自动重载寄存器ARR是否具有缓冲作用，如果ARPE位置1，ARR起缓冲作用，即只有在更新事件发生时才会把ARR的值写入其影子寄存器里；如果ARPE位置0，那么修改自动重载寄存器的值时，该值会马上被写入其影子寄存器中立即生效。
位0（CEN）用于使能或者禁止计数器，该位置1计数器开始工作，置0停止工作。
19.4.2 DMA/中断使能寄存器（TIMx_DIER）
图19.4-2 TIMx_DIER 寄存器
位8（UDE）用于使能或者禁止更新DMA请求，DMA相关内容，我们后面会再单独介绍，这里我们暂且用不到，置0即可。
位0（UIE）用于使能或者禁止更新中断，我们用到中断时，该位需要置1。
19.4.3 状态寄存器（TIMx_SR）
图19.4-3 TIMx_SR 寄存器
位0（UIF）是中断更新的标志位，当发生中断时由硬件置1，然后就会执行中断服务函数，需要软件清零，所以我们必须在中断服务函数里把该位清零。如果中断后，不把该位清零，那么系统会一直进入中断服务函数。
19.4.4 计数器寄存器（TIMx_CNT）
图19.4-4 TIMx_CNT 寄存器
该寄存器就是计数器的实时计数值。
19.4.5 预分频寄存器（TIMx_PSC）
图19.4-5 TIMx_PSC 寄存器
该寄存器是基本寄存器TIM6/TIM7的16位预分频寄存器，写入数值范围0到65535，分频系数为1到65536。
19.5.6 自动重载寄存器（TIMx_ARR）
图19.4-6 TIMx_ARR寄存器
该寄存器可以由前面寄存器TIMx_CR1的APRE位设置是否进行缓冲。计数器的值会和ARR寄存器影子寄存器进行比较，当两者相等，定时器就会溢出，发生更新事件，如果打开更新中断，还会发生更新中断。
19.5 基本定时器相关库函数
基本定时器功能相对较少，后面通用定时器我们还会介绍相关库函数。这里我们先只介绍基本定时器定时中断的相关库函数，DMA等相关的，会在后续DMA等相关章节再介绍。
19.5.1 内部时钟选择函数：TIM_InternalClockConfig
函数名：TIM_InternalClockConfig
函数原形：TIM_InternalClockConfig(TIM_TypeDef*TIMx)
功能描述：设置 TIMx 内部时钟
输入参数：TIMx：x可以是2，3或者4（注：STM32F103C8T6只有4个定时器，没有基本定时器）
举例：
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
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19.5.2 时基单元配置函数：TIM_TimeBaseInit
函数名：TIM_TimeBaseInit
函数原形：
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef*TIM_TimeBaseInitStruct);
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功能描述：根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时基单元，即时基单元初始化；
输入参数：
TIM_TypeDef* TIMx：指向定时器实例的指针。STM32系列微控制器包含多个定时器（如TIM1、TIM2等），每个定时器都有自己的一组寄存器。通过该指针，可以指定要初始化的定时器。
TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct：指向TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体的指针，该结构体包含了定时器时间基数单元的配置信息。
时基单元初始化结构体介绍如下：
uint16_t TIM_CounterMode; uint16_t TIM_ClockDivision; uint8_t TIM_RepetitionCounter; } TIM_TimeBaseInitTypeDef;
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(1)TIM_Prescaler：定时器预分频器设置，时钟源经预分频器PSC后才是定时器时钟，它设定TIMx_PSC寄存器的值。可设置范围为0至65535，实现1至65536分频。
(2)TIM_CounterMode：STM32定时器支持多种计数模式，如向上计数、向下计数、中央对齐计数（通用定时器章节会介绍）等。基本定时器只能是向上计数，即TIMx_CNT只能从0开始递增，并且无需初始化。
(3)TIM_Period：定时器周期，即设定自动重载寄存器的值，在事件生成时更新到影子寄存器。可设置范围为0至65535。
(4)TIM_ClockDivision：时钟分频，设置定时器时钟CK_INT频率与数字滤波器采样时钟频率分频比，基本定时器没有此功能，不用设置。这个值主要有1,2,4分频，扥别对应TIM_CKD_DIV1 ，TIM_CKD_DIV2，TIM_CKD_DIV4.
(5)TIM_RepetitionCounter：重复计数器，属于高级控制寄存器专用寄存器位，利用它可以非常容易控制输出PWM的个数。基本定时器这里不用设置。
虽然基本初始化结构体有5个成员，但对于基本定时器只需设置预分频器TIM_Prescaler和自动重载寄存器TIM_Period两个就可以。
举例：
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0xF; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, & TIM_TimeBaseStructure);
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19.5.3 定时器状态标志位清除函数TIM_ClearFlag
函数名： TIM_ClearFlag
函数原形：
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
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功能描述：TIM_ClearFlag函数用于清除指定的定时器状态标志位。在STM32的定时器中，状态标志位用于指示定时器当前的状态或发生的事件。例如，当定时器计数到自动重装载寄存器（ARR）的值时，会触发更新事件，并设置相应的状态标志位。通过调用TIM_ClearFlag函数，可以清除这些状态标志位，以便进行后续的状态检测或事件处理。
在定时器的中断服务程序或轮询程序中，可以通过检查状态标志位来判断定时器是否发生了特定的事件。在事件处理完毕后，可以使用TIM_ClearFlag函数清除状态标志位，以避免重复处理同一事件。
参数说明：
TIM_TypeDef* TIMx：指向定时器实例的指针。STM32中有多个定时器（如TIM1、TIM2等），每个定时器都有自己的一组寄存器。通过该指针，可以指定要操作的定时器。
uint16_t TIM_FLAG：要清除的状态标志位。不同的定时器有不同的状态标志位，用于指示定时器的不同状态（如更新事件、输入捕获事件等）。对于基本定时器主要是更新事件TIM_FLAG_Update，对于其他的状态在后续定时器章节再介绍。
举例：
TIM_TypeDef* TIMx = TIM3; uint16_t TIM_FLAG = TIM_FLAG_Update; TIM_ClearFlag(TIMx, TIM_FLAG);
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19.5.4 中断功能配置TIM_ITConfig
函数名：TIM_ITConfig
函数原形：
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);
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参数说明：
TIM_TypeDef* TIMx：指向要配置的定时器的指针。STM32系列微控制器包含多个定时器，如TIM1、TIM2等，此参数用于选择具体的定时器。
uint16_t TIM_IT：指定要配置的中断源。STM32定时器的中断源包括更新中断（Update Interrupt）、捕获/比较中断（Capture Compare Interrupt）等。具体的中断源可以通过宏定义来选择，如TIM_IT_Update、TIM_IT_CCx(x=1,2,3,4)等。常见的如下，对于基本定时器来说，只有更新中断TIM_IT_Update。
①TIM_IT_Update：更新中断（或称溢出中断）。当定时器的计数器达到其预设的自动重装载值（ARR）并溢出时，将触发此中断。这是定时器中最基本且常用的中断类型，常用于实现周期性任务或时间测量。
②TIM_IT_CCx（x=1, 2, 3, 4）：捕获/比较中断。STM32定时器具有多个捕获/比较通道（通常为4个），每个通道都可以配置为输入捕获或输出比较模式。当捕获/比较通道的输入信号达到预设的阈值或输出信号与预设值匹配时，将触发此中断。这种中断类型常用于信号测量、PWM输出控制等场景。
③TIM_IT_Trigger：触发中断。当定时器的外部触发输入（如ETR、TIx等）满足预设条件时，将触发此中断。这种中断类型通常用于外部信号的同步或触发其他外设的操作。
④TIM_IT_Break：刹车中断（高级定时器）。当定时器的刹车输入信号有效时，将触发此中断。刹车功能通常用于安全相关的应用，如电机控制中的紧急停车。
3.FunctionalState NewState：指定中断的新状态。这个参数是枚举类型FunctionalState，通常有两个取值：ENABLE（启用中断）和DISABLE（禁用中断）。
功能描述：TIM_ITConfig函数用于启用或禁用指定定时器的一个或多个中断源。通过配置这个函数，用户可以在定时器发生特定事件时产生中断，从而在中断服务程序中执行相应的操作。
举例：
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
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19.5.5 定时器中断状态获取函数TIM_GetITStatus
STM32定时器的TIM_GetITStatus函数是一个用于检查定时器中断标志位是否被置位的函数。
函数原型：
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
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参数说明：
TIM_TypeDef* TIMx：指向要检查的定时器的指针。STM32系列微控制器包含多个定时器，如TIM1、TIM2等，此参数用于选择具体的定时器。
uint16_t TIM_IT：指定要检查的中断标志位。STM32定时器的中断标志位包括更新中断标志（TIM_IT_Update）、捕获/比较中断标志（TIM_IT_CCx，x=1, 2, 3, 4）等。
返回值：函数返回ITStatus类型的值，表示中断标志位的状态。ITStatus通常是一个枚举类型，包含两个取值：SET（表示中断标志位被置位）和RESET（表示中断标志位未被置位）。
功能描述：TIM_GetITStatus函数用于检查指定定时器的指定中断标志位是否被置位。如果中断标志位被置位，则表示相应的中断事件已经发生，此时可以在中断服务程序中执行相应的中断处理代码。
举例：
void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) { TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_IT_Update);
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19.5.6 定时器使能函数TIM_Cmd
TIM_Cmd是用于控制定时器（TIM）外设的使能（ENABLE）或失能（DISABLE）状态的函数。
函数原型：
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
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参数说明：
TIM_TypeDef* TIMx：这是一个指向定时器结构体的指针，用于选择要操作的定时器。STM32微控制器通常有多个定时器（如TIM1、TIM2等），通过该参数可以选择具体的定时器。
FunctionalState NewState：这是一个枚举类型的参数，用于指定定时器的状态。它通常有两个取值：
ENABLE：使能定时器，即启动定时器的工作。
DISABLE：失能定时器，即停止定时器的工作。
功能描述：TIM_Cmd函数的主要功能是控制定时器的使能或失能状态。当NewState参数为ENABLE时，函数将启动指定的定时器，使其开始计数或执行其他配置的任务。当NewState参数为DISABLE时，函数将停止指定的定时器，使其停止计数或执行其他任务。
举例：
19.5.7 清除中断待处理标志位函数TIM_ClearITPendingBit
函数原形：
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
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参数说明：
TIM_TypeDef* TIMx：指向定时器实例的指针。STM32中有多个定时器实例，如TIM1、TIM2等，通过此参数可以指定要操作的定时器。
uint16_t TIM_IT：指定要清除的中断标志位。这个参数通常是一个宏定义，代表特定的中断类型，如更新中断、捕获比较中断等。
功能描述：TIM_ClearITPendingBit函数的功能是清除指定定时器的指定中断待处理标志位。当定时器发生某个中断事件并启用了相应的中断时，中断待处理标志位会被置位。通过调用此函数，可以清除相应的中断待处理标志位，从而告知中断控制器该中断事件已经被处理。
TIM_ClearITPendingBit函数通常在定时器中断服务程序（ISR）中使用。当中断服务程序被调用时，表示定时器已经发生了某个中断事件。在中断服务程序中，除了处理中断事件外，还需要清除相应的中断待处理标志位，以确保中断控制器能够正常接收后续的中断请求。
举例：
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1);
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19.6 基本定时器应用案例
本章我们主要学习基本定时器的定时中断功能，基本定时器没有外部IO口，只能用内部时钟。我们练习的案例也很简单，就是通过基本定时器的定时中断，实现LED灯以1秒为周期进行亮灭。我们直接在前面章节EXTI的例程上修改即可，LED接在PB1口上。由于我这边用的开发板没有基本定时器TIM6-7，因此我们用基本定时器TIM2模拟该功能即可。
本例程大致思路如下，通过定时器10ms触发一次中断，并进行计次，主函数判断记次为100（1秒时间）时反转LED灯。
19.6.1 编程步骤
(1)开定时器时钟；
(2)初始化时基单元初始化结构体；
(3)使能定时器TIMx,的更新update中断；
(4)打开定时器；
(5)编写中断服务函数；
19.6.2 硬件相关宏定义配置
LED灯部分这里就不讲了，直接全部copy 《第15章.GPIO输入-按键检测》中的LED.c和LED.h.
我们硬件相关配置推荐使用宏，这样是方便后期更改的，只用改头文件，其他函数都不用修改。除了硬件相关的配置，参数配置也推荐用宏。同时我们前面知道这几个定时器，APB1和APB2上都有，这样一些配置函数也是可得通过宏来指定，如RCC_APB1PeriphClockCmd函数名可以指定给一个宏。这样不管硬件怎么变，都可以只修改宏定义即可，非常便于移植。我们建立BaseTIM.h头文件，代码如下：
#define BASIC_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define BASIC_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM2 #define BASIC_TIM_Period 100-1 #define BASIC_TIM_Prescaler 7200-1 #define BASIC_TIM_IRQ TIM2_IRQn #define BASIC_TIM_IRQHandler TIM2_IRQHandler void BASIC_TIM_Init(void);
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19.6.3 定时器相关配置函数
在BaseTIM.c文件主要进行定时器初始化配置，NVIC配置。如下代码：BASIC_TIM_Init()函数包含了NVIC和定时器初始化配置函数，这样后续调用这一个函数就可以实现初始化；
static void BASIC_TIM_NVIC_Config(void) NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = BASIC_TIM_IRQ ; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); static void BASIC_TIM_Mode_Config(void) TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; BASIC_TIM_APBxClock_FUN(BASIC_TIM_CLK, ENABLE); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = BASIC_TIM_Period; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= BASIC_TIM_Prescaler; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update); TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE); TIM_Cmd(BASIC_TIM, ENABLE); void BASIC_TIM_Init(void)
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19.6.4 定时器中断服务函数
在中断服务文件stm32f10x_it.c文件中加入如下中断服务函数：
void BASIC_TIM_IRQHandler (void) if ( TIM_GetITStatus( BASIC_TIM, TIM_IT_Update) != RESET ) TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM , TIM_FLAG_Update);
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相关例程文件已经上传
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