STM32 HAL 定时器详细篇（计数、PWM、输入捕获）

发布时间：2023-04-08 15:00

l 16位的向上、向下、向上/向下（中心对齐）计数模式，支持自动重装载

l 16位的预分频器

l 每个定时器都有多个独立通道，每个通道可用于

* 输入捕获

* 输出比较

* PWM输出

* 单脉冲模式

l 高级定时器还可以产生互补输出

l 可以产生中断/DMA请求：

* 更新事件：计数器向上/向下溢出，计数器初始化（通过软或者内部/外部触发）

* 触发事件：计数器启动，停止，初始化或者有内部/外部触发计数

* 输入捕获

* 输出比较

一、定时器之计数模式

(一) 计数模式

向上计数

计数器从0向上计数（递增）到自动装载值，然后再次回到0开始计数，并产生一个计数溢出事件

向下计数

计数器从自动装载值向下计数（递减）到0，然后再次回到自动装载值开始计数，并产生一个计数器向下溢出事件

中央对齐模式（向上/向下计数）

计数器从0开始计数到自动装载值-1，并产生一个计数器溢出事件，然后再向下计数到0+1，并产生一个计数溢出事件，然后再向上计数。

（二）定时器的溢出时间计算

time=(ARR+1)*(PSC+1)/Tclk

ARR为自动装载值

PSC:预分频系数

Tclk:定时器的APB时钟，通常等于系统时钟

如：

tclk为72M

psc为7199

arr为4999

time=(4999+1)*(7199+1)/72 000 000 = 0.5s = 500ms

（三）CubeMX设置

这里需要注意的是你所需要使用的定时器是挂载在APB1还是APB2。相应的要调节他们时钟频率

选择

选择内部时钟

基础配置，这里配置的是1秒计数

l Prescaler (PSC- 16 bits value)，预分频器(PSC- 16位值)

l Counter Mode，计数器模式：

up 向上

down 向下

Center Aligned mode 中心对齐模式

l Counter Period (AutoReload Register - 16 bits value)，重装载值

l auto-reload preload，自动重装载开启

开启更新中断

中断优先级数字越低越高

（四）编程记录

中断开启

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim)

溢出事件回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
   if(htim->Instance == TIM1){
         
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);//单独输出电平取反
     
     }
}

开启中断

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);

二、定时器之PWM

PWM即脉冲宽度调制，是一种模拟控制方式，通常用于LED的亮度调节。其实就是快速的高低电平变化让人感觉不出来。

（一）了解一下HZ的概念

1HZ表示1秒变化一个周期

在家用交流点中：

50HZ表示电流每秒钟来回变化50次，方向改变100次。

50HZ是50个周期，所以有50个正玄波形

这个图表示的是1HZ变化，1个周期，1个正玄波

50HZ表示每个周期的时间=1S/50=0.02S=20ms

单片机检测交流电可以200ms内没有检测到高电平，则表示无输入。

在计算机cpu等使用1khz=1000hz

在电磁波和机械波等，1Khz=1024hz

在PWM中

hz是频率的单位

1hz 表示PWM的周期是一秒

1Khz表示一秒钟有一千个周期，也就是周期是1ms

1KKhz、1Mhz表示一秒钟有100万个周期，也就是周期是1us

y秒=1/xHZ

1/1000=0.001S=1ms

1/1000000=0.000001S=1us

如果实现周期是100us

100us=0.0001S=1/0.0001= 10,000HZ

（二）PWM配置

ARR为自动装载值

CCRx 为捕获比较寄存器值

预分频系数决定了PWM的时钟速度

ARR的大小决定了PWM的周期

CRRx决定了输出有效信号的时间

有效信号：

高电平

低电平

PWM模式：

模式1，不管是向上还是向下计数，当计数值小于重装载值是输出有效电平。

模式2，不管是向上还是向下计数，当计数值小于重装载值是输出无效电平。

PWM周期计算

Fpwm = 100M / ((arr+1)*(psc+1))(单位：Hz)

Fpwm = 100M / (arr+1)/(psc+1)(单位：Hz)

arr 是计数值

psc 是预分频值

如：

3. 主频=100M

4. arr=100

5. psc=1000

100,000,000/100/1000=1000Hz

（三） CubeMX设置

设置定时器使用内部时钟

设置定时器的PWM通道1开启

STM32F103C8T6对应的PWM通道为PA8

设置基础参数

Prescaler,分配系数为36

Counter Period,重装载值为100

所以：

PWM的频率为：72 000 000/35/100=20 000 HZ（20KHZ），周期为 1/20000= 0.00005秒

PWM脉宽调制的最大值与重装载值一致，其范围为[0,100]

通道可以设置的值：

Mode,PWM的模式，可以选择模式1或模式2

CH Polarity，有效电平，可选高或底

（四）编程

初始化

//开启PWM输出
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
//设置默认的占空比值
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,10);

while循环改变值

HAL_Delay(30);//延时30ms

//变量修改
if(i<100) i++;
else i=0;

//设置占空比值
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,i);

三、定时器之输入捕获

通过检查定时器通道上的边沿信号，在边沿信号跳变（上升沿或者下降沿）的时候，将当前定时器的计数值存储到对应的捕获/比较寄存器里面，完成一次捕获。

通常用于检测高电平持续时间、低电平持续时间、两次下降沿的持续时间、两次上升沿的持续时间

滤波器：

里可以设置以什么频率采集多少次有效电平才说明边沿触发成功，如设置的是上升沿触发，当上升沿发生时，滤波器或以fDTS的频率采集ICF设置的次数，每次检测是否是高电平，这样可以防止误触发所带来的计算干扰。

边沿检测器：

设置捕获的触发边沿，可以设置上升沿或下降沿

通道选择

通过寄存器可以设置其它通道输入的值到该通道上

如通道1和通道2都可以映射到IC1,但通常是通道1是IC1,通道2是IC2,每个独立一对一映射，互不干扰。

分频器：

每2个事件触发一次捕获，如上升沿捕获时，连续获取到两个上升沿后才会触发计数

每4个事件触发一次捕获

每8个事件触发一次捕获

（一） CubeMX设置

开启TIM4的通道1作为输入捕获通道，对应是PB6引脚

Internal Clock表示内部时钟

input capture direct mode 表示输入捕获

根据硬件连接，这里设置为上拉

开启中断

基础配置

时钟：72 000 000 /72 = 1 000 000 HZ= 1MHZ,所以计数一次为1us

最大计数值为65536，约为65ms

prolarity selection 为触发计数边沿，下降沿

（二）编程

测量低电平的持续时间，先下降沿后上升沿，记录计数值，最终输出us单位。

通用函数

//变量存储
typedef struct 
{   
    uint8_t   flg; //0为未开始，1已经开始，2为结束
    uint16_t  num;//计数值
    uint16_t  num_period;//溢出次数
}COUNT_TEMP;

COUNT_TEMP count_temp={0};

//捕获中断发送时的回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
      //判断定时器2
        if(TIM2 == htim->Instance){
            if ( count_temp.flg == 0 )
            {   
                // 清零定时器计数
                __HAL_TIM_SET_COUNTER(htim,0); 
                //设置上升沿触发
                __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
                count_temp .flg = 1;    //设置已经开始    
                count_temp .num_period = 0;    //溢出计数清零        
                count_temp .num = 0; //计数清零
            }        
            else
            {
                // 获取定时器计数值
                count_temp .num = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2,TIM_CHANNEL_2);
                //设置下降沿触发
                __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
                count_temp .flg = 2;
            }
        }
}    

//定时器溢出回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(TIM2 == htim->Instance){
    //每次溢出时间为65536us
    if(count_temp.flg==1)//还未成功捕获
    {
                if(count_temp.num_period==0XFFFF)//电平太长了
                {
                    count_temp.flg=2;        //标记成功捕获了一次
                    count_temp .num=0XFFFF;
                }else count_temp .num_period ++;
    }
    }
}

初始化

//开启定时器溢出中断
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);  
//开启输入捕获中断，设置下降沿触发中断
__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING); 
HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_2);    //启动输入捕获

while循环

//等待测量完毕
if(count_temp.flg == 2 )
{
    //计数计数值，0xFFFF为最大计数
    uint32_t ulTime = (uint32_t)count_temp .num_period * 0xFFFF + count_temp .num;
    //输出测量的值
    printf ( "低电平时间：%d us\n",ulTime); 
    count_temp .flg = 0;            
}

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