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定时器作为微控制器不可缺少的外设，在STM32中也是如此。相信不少初学者学到定时器的时候对STM32的学习热情就大打折扣甚至想要放弃了，因为这一部分知识确实比较复杂。但是，如果你在之前对GPIO、串口通信、外部中断的学习中把这些外设掌握了的话，学习这个新知识并不难。
例本章共计1万余字，从STM32定时器的原理、寄存器介绍、定时器配置以及定时器的几个常用的功能（如定时器中断、定时器输出比较PWM波形、定时器输入捕获测电平长度、定时器编码器模式应用等）的使用方法来教大家掌握定时器这一外设。
1、上来说就是用来定时的机器，是存在于STM32单片机中的一个外设。STM32总共有8个定时器，分别是2个高级定时器（TIM1、TIM8），4个通用定时器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）和2个基本定时器（TIM5、TIM6），如下图所示：
这三种定时器的区别如下：
即：高级定时器具有捕获/比较通道和互补输出，通用定时器只有捕获/比较通道，基本定时器没有以上两者。
STM32的众多定时器中我们使用最多的是高级定时器和通用定时器，而高级定时器一般也是用作通用定时器的功能，下面我们就以通用定时器为例进行讲解，其功能和特点包括：
① 输入捕获
② 输出比较
③ PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
④ 单脉冲模式输出
①更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
②触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
③输入捕获
④输出比较
⑤支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
⑥触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。
①向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
②向下计数模式：计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。
③中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。
下面就是STM32定时器的工作款图了，是学习STM32定时器必须要掌握的。很多学习者学会了通过库函数来配置定时器，实现了简单的应用却忽略了基本原理，这就对导致在复杂应用的设计上出现低级的错误。所以建议读者认真掌握定时器的工作框图，明白内在的原理。
框图可以分为四个大部分（用红色笔表示出），分别是：①时钟产生器部分，②时基单元部分，③输入捕获部分、④输出比较部分。
在第一部分时钟选择上，STM32定时器有四种时钟源选择（图中蓝色笔标识），分别是：
①内部时钟(CK_INT)
②外部时钟模式：外部触发输入(ETR)
③内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。
④外部时钟模式：外部输入脚(TIx)
这四种情况可由右图表示：
其中，内部触发输入口1~4除了ITR1/ITR2/ITR3/ITR4之外还有一种情况：用一个定时器作为另一个定时器的分频器。
外部捕获比较引脚有两种，分别是：
引脚1：TI1FP1或TI1F_ED
引脚2：TI2FP2
时基单元就是定时器框图的第二部分，它包括三个寄存器，分别是：计数器寄存器（TIMx_CNT)、预分频器寄存器（TIMx_PSC)和自动装载寄存器（TIMx_ARR)。对这三个寄存器的介绍如下：
向上计数、向下计数或者中心对齐计数；
可将时钟频率按1到65535之间的任意值进行分频，可在运行时改变其设置值；
如果TIMx_CR1寄存器中的ARPE位为0，ARR寄存器的内容将直接写入影子寄存器；如果ARPE为1，ARR寄存器的那日同将在每次的更新时间UEV发生时，传送到影子寄存器；
如果TIM1_CR1中的UDIS位为0，当计数器产生溢出条件时，产生更新事件。
定时器2、3和4可以产生4独立的信号
频率和占空比可以进行如下设定:
一个自动重载寄存器用于设定PWM的周期;
每个PWM通道有一个捕捉比较寄存器用于设定占空时间。
例如:产生一个40KHz的PWM信号:在定时器2的时钟为72MHz下，占空比为50% :
预分频寄存器设置为0 (计数器的时钟为TIM1CLK/(O+1))，自动重载寄存器设为 1799，CCRx寄存器设为899。
边沿对齐模式
中心对齐模式
除非APB1的分频系数是1，否则通用定时器的时钟等于APB1时钟的2倍。
默认调用SystemInit函数情况下：
SYSCLK=72M
AHB时钟=72M
APB1时钟=36M
所以APB1的分频系数=AHB/APB1时钟=2
所以，通用定时器时钟CK_INT=2*36M=72M
中央对齐计数模式：（时钟分频因子=1 ARR=6）
定时器参数初始化：
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef*TIM_TimeBaseInitStruct);结构体内部成员：
typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler;
uint16_t TIM_CounterMode;
uint16_t TIM_Period;
uint16_t TIM_ClockDivision;
uint8_t TIM_RepetitionCounter;
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;
声明方式（一般）：
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 4999;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
定时器使能函数：
void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState)定时器中断使能函数
void TIM_ITConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT, FunctionalState NewState);状态标志位获取和清除
FlagStatus TIM_GetFlagStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
void TIM_ClearFlag(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_FLAG);
ITStatus TIM_GetITStatus(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);
void TIM_ClearITPendingBit(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_IT);RCC_APB1PeriphClockCmd();
② 初始化定时器，配置ARR,PSC。
TIM_TimeBaseInit();
void TIM_ITConfig();
NVIC_Init();
④ 使能定时器。
TIM_Cmd();
⑥ 编写中断服务函数。
TIMx_IRQHandler();
下面是使用定时器中断的代码，我们设置为每500ms中断一次，中断服务函数控制LED实现LED状态取反。时间计算方法为：
Tout（溢出时间）=（ARR+1)(PSC+1)/Tclk
//timer.c源文件
#include "timer.h"
#include "led.h"
//通用定时器3中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
//定时器TIM3初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
//中断优先级NVIC设置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化NVIC寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查TIM3更新中断发生与否
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIMx更新中断标志
LED1=!LED1;
}
}
//timer.h头文件
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif
//main.c源文件
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //LED端口初始化
TIM3_Int_Init(4999,7199);//10Khz的计数频率，计数到5000为500ms
while(1)
{
LED0=!LED0;
delay_ms(200);
}
} PWM，英文名Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%。PWM的功能有很多种，比如控制呼吸灯、控制直流电机或者舵机等驱动原件等等，是单片机的一个十分重要的功能。
在STM32单片机中，可以使用定时器的输出比较功能来产生PWM波：
即PWM模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。其框图如下图所示：
可见，横坐标是时间变量，纵坐标是CNT计数值，CNT计数值随着时间的推进会不断经历从0到ARR，清零复位再到ARR的这一过程。这之中还有一个数值是CCRx即比较值，通过比较值和输出配置可以使之输出高低电平逻辑，这样就产生了PWM波形。通过调节ARR的值可以调节PWM的周期，调节CCRx的值大小可以调节PWM占空比。
我们以通道1为例，详细讲解PWM的工作过程，如下图所示：
从最左边进入的是时钟源，由内部时钟(CNT)或者外部触发时钟(ETRF)输入，进入输入模式控制器，通过OCMR1寄存器的OC1M[2:0]位来配置PWM模式，之后进入一个选择器，由CCER寄存器的CC1P位来设置输出极性，最后由CCER寄存器的CC1E位来使能输出，然后通过OC1来输出PWM波。
CCR1:捕获比较(值)寄存器（x=1,2,3,4):设置比较值。
CCMR1: OC1M[2:0]位： 对于PWM方式下，用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】
CCER:CC1P位：输入/捕获1输出极性。0：高电平有效，1：低电平有效。
CCER:CC1E位：输入/捕获1输出使能。0：关闭，1：打开。
PWM有PWM模式1和模式2两种模式，它们之间的区别用寄存器TIMx_CCMR1的OC1M[2:0]位来分析：
表中红色框标识的地方就是PWM模式1和模式2的定义和区别，可以简单理解为：PWM模式1的情况下，当前值小于比较值为有效电平；PWM模式2的情况下，当前值大于比较值为有效电平。
理解这一点对之后的PWM配置十分重要。
下面是对PWM模式1以及向上计数配置情况的说明：
捕获/比较寄存器1（TIMx_CCR1)
这里以寄存器1举例，其它的三个寄存器（CCR2、CCR3、CCR4）都是一样的
捕获比较模式寄存器1（TIMx_CCMR1)
可以看到，每个捕获/比较模式寄存器可以控制两个通道，这样的话每个定时器就对应两个捕获/比较模式寄存器。其最常用的位就是0C1M(OC2M）位了，这两个位是用来设置PWM模式的，有模式1和模式2两种，这就和前面所讲的对应上了。
可以看到，位0（CC1E)和位1（CC1P)是捕获比较使能寄存器最常用的两个位，分别控制输出使能和输出极性，这就也和刚刚讲的对应上了。
这个寄存器不太常用，下面的库函数配置会讲解其库函数用法。
定时器输出PWM和定时器中断不同，定时器中断只需要开启这一外设即可工作，定时器输出PWM需要在单片机的引脚上输出实实在在的脉冲信号。
下面是定时器3的通道引脚，可以使用部分映射或者完全映射。其它定时器的引脚可以查看芯片手册。
和定时器中断实验不同，在初始化时基单元之后，还需要对输出通道进行初始化：
void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);其结构体成员如下：
typedef struct
{
uint16_t TIM_OCMode; //PWM模式1或者模式2
uint16_t TIM_OutputState; //输出使能 OR失能
uint16_t TIM_OutputNState;
uint16_t TIM_Pulse; //比较值，写CCRx
uint16_t TIM_OCPolarity; //比较输出极性
uint16_t TIM_OCNPolarity;
uint16_t TIM_OCIdleState;
uint16_t TIM_OCNIdleState;
} TIM_OCInitTypeDef;
初始化实例：
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //PWM模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure. TIM_Pulse=100;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
设置比较值函数
void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
输出配置步骤
使能定时器3时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();
使能GPIOB时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd();
② 初始化IO口为复用功能输出。函数：GPIO_Init();
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
所以需要开启AFIO时钟。同时设置重映射。
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
④ 初始化定时器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();
⑤ 初始化输出比较参数:TIM_OC2Init();
⑥ 使能预装载寄存器： TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
⑦ 使能定时器。TIM_Cmd();
⑧ 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果:TIM_SetCompare2();
我们使用STM32单片机的定时器TIM3的PWM功能，输出占空比可变的PWM波，用来驱动LED灯，从而达到LED亮度由暗变亮，又从亮变暗，如此循环。代码如下：
//timer.c源文件
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5
//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
//初始化TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM3 Channel2 PWM模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3
}
//timer.h头文件
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif
//main.c源文件
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "timer.h"
int main(void)
{
u16 led0pwmval=0;
u8 dir=1;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //LED端口初始化
TIM3_PWM_Init(899,0); //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz
while(1)
{
delay_ms(10);
if(dir)led0pwmval++;
else led0pwmval--;
if(led0pwmval>300)dir=0;
if(led0pwmval==0)dir=1;
TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);
}
}
本章从STM32定时器的原理、寄存器介绍、定时器配置以及定时器的几个常用的功能（如定时器中断、定时器输出比较PWM波形）的使用方法来教大家掌握定时器这一外设。希望读者能够仔细学习，掌握这一重要的外设。