4. STM32定时器详解：从SysTick到PWM的完整指南

定时器这东西，说简单也简单，说复杂能写一本书。我在做嵌入式开发的头两年，其实没太当回事——不就是计个数、产生个中断嘛。直到有一次做一个电机控制项目，PWM频率稍微偏了一点，电机就开始嗡嗡叫，客户直接投诉了。嗯，从那以后，我老老实实把STM32的定时器体系啃了个透。

今天咱们就把这玩意儿彻底讲明白。你想想看，STM32里定时器家族其实分三拨：系统滴答定时器SysTick、基本定时器、通用定时器。它们各有各的脾气，但核心逻辑是相通的。

4.1 SysTick：系统的心脏起搏器

SysTick是Cortex-M内核自带的24位向下计数定时器。说白了，它就是给操作系统提供心跳的。就算你不跑RTOS，它也能当个精准的延时工具用。

我个人习惯在裸机项目里也用SysTick做时间基准。为什么？因为它不占用通用定时器资源，而且所有STM32芯片都有，移植性极好。

// SysTick配置示例：产生1ms中断
void SysTick_Init(void)
{
    // 系统时钟72MHz，重装载值72000-1 = 1ms
    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000))
    {
        while(1);  // 配置失败，死循环
    }
}

// 中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{
    static uint32_t tick = 0;
    tick++;
    // 每1ms执行一次
}

4.2 基本定时器：简单但够用

基本定时器（TIM6/TIM7）只有向上计数模式，没有外部引脚，不能输出PWM，也不能做输入捕获。那它有什么用？

我在一个温控项目里用过它——只需要每100ms触发一次ADC采样，基本定时器正好合适。资源占用少，配置也简单。

// 基本定时器TIM6配置，定时100ms
void TIM6_Init(void)
{
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM6EN;  // 使能时钟
    
    TIM6->PSC = 7199;   // 预分频：72MHz/(7199+1) = 10KHz
    TIM6->ARR = 999;    // 自动重装载：10KHz/1000 = 10Hz = 100ms
    
    TIM6->DIER |= TIM_DIER_UIE;  // 使能更新中断
    TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN;    // 启动定时器
    
    NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn);
}

4.3 通用定时器：功能最丰富的选手

通用定时器（TIM2~TIM5等）才是咱们用得最多的。它支持向上、向下、中央对齐三种计数模式。而且每个定时器有4个独立通道，可以配置成PWM输出、输入捕获、输出比较等。

我记得第一次用输入捕获测PWM脉宽时，折腾了一下午。后来发现是极性配置反了——上升沿捕获和下降沿捕获搞混了。这种坑，踩过一次就记住了。

4.4 PWM输出：从原理到实战

PWM的本质就是让定时器的计数器与比较寄存器的值不断比较。计数器小于比较值时输出高电平，大于时输出低电平。就这么简单。

但实际配置时有个关键点：极性。你想想看，如果有效电平是低电平，那占空比的计算方式就反过来了。

// 通用定时器TIM3，通道1输出PWM，频率1KHz，占空比50%
void TIM3_PWM_Init(void)
{
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN;
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;  // PB4为TIM3_CH1
    
    GPIOB->CRL &= ~(0x0F << 16);  // PB4配置为复用推挽输出
    GPIOB->CRL |= (0x0B << 16);
    
    TIM3->PSC = 71;     // 72MHz/72 = 1MHz
    TIM3->ARR = 999;    // 1MHz/1000 = 1KHz
    
    TIM3->CCR1 = 500;   // 占空比50%
    TIM3->CCMR1 |= (6 << 4);  // PWM模式1
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC1E;  // 使能输出
    
    TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN;  // 启动
}

4.5 输入捕获：测量外部信号的脉宽

输入捕获的原理是：当检测到指定边沿（上升沿或下降沿）时，把当前计数器的值锁存到捕获寄存器里。两次捕获的值一减，就是脉宽。

我曾经用这个功能测量一个旋转编码器的转速。编码器每转一圈输出一个脉冲，捕获两个脉冲之间的时间间隔，就能算出转速。精度比单纯用中断高得多。

// 输入捕获配置：捕获上升沿
void TIM2_InputCapture_Init(void)
{
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;
    
    TIM2->PSC = 71;     // 1MHz计数频率
    TIM2->ARR = 0xFFFF; // 最大计数值
    
    TIM2->CCMR1 |= (0x01 << 0);  // 通道1配置为输入，映射到TI1
    TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC1E;  // 使能捕获
    TIM2->CCER &= ~TIM_CCER_CC1P; // 上升沿捕获
    
    TIM2->DIER |= TIM_DIER_CC1IE; // 使能捕获中断
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
    
    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
}

// 中断中读取捕获值
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if(TIM2->SR & TIM_SR_CC1IF)
    {
        uint16_t capture = TIM2->CCR1;
        // 处理捕获值
        TIM2->SR = ~TIM_SR_CC1IF;  // 清除标志
    }
}

4.6 定时器中断应用：不止是延时

定时器中断最常见的用法就是做周期性任务调度。但我想说的是，别把所有事情都塞进中断里。中断服务函数应该短小精悍，只做标志位设置或数据搬运。

我见过一个同事，在定时器中断里做浮点运算、调用printf、甚至操作Flash。结果系统动不动就卡死。中断里只该做三件事：读寄存器、写寄存器、置标志位。

定时器类型	位数	计数模式	PWM	输入捕获	典型应用
SysTick	24	向下	✗	✗	OS心跳、延时
基本定时器	16	向上	✗	✗	基础定时
通用定时器	16	上/下/中央	✓	✓	PWM、捕获、编码器
高级定时器	16	上/下/中央	✓	✓	电机控制、死区插入

嗯，定时器这部分内容确实不少。但只要你理解了计数器的核心逻辑——预分频器降频、计数器累加、比较器触发动作——剩下的都是围绕这个核心的变种。我在实际项目中，80%的定时器需求用通用定时器就能搞定。剩下的20%，要么是SysTick做延时，要么是高级定时器做电机控制。

最后说一句：多看芯片参考手册的定时器章节。网上很多教程都是抄来抄去，寄存器配置经常写错。手册虽然厚，但寄存器描述是最准确的。

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