定时器（TIM）是 STM32 里最常用、最强大的外设之一。它能对输入的时钟进行计数，并在数值达到设定值时触发中断——本质就是一个硬件计数器。

这一篇只整理通用定时器最常用的部分：基本定时、PWM 输出（如果你想补全这一节，可以写在下面留白处）。

一、定时器能干什么

用途 说明
定时中断 每隔固定时间进一次中断，做周期性任务（LED 闪烁、按键扫描）
输出比较 / PWM 输出可变占空比的方波，驱动电机、舵机、LED 调光
输入捕获 测量外部信号的频率 / 占空比 / 脉宽
编码器接口 读取旋转编码器的旋转方向与速度

二、几个核心概念

2.1 时钟源

定时器由内部时钟（CK_INT） 或外部信号驱动。对应的预分频器把时钟频率降到"想要的计数频率"。

2.2 三个关键寄存器（概念）

寄存器 / 参数 作用
PSC（预分频器 Prescaler） 把输入时钟先除一下：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)
CNT（计数器 Counter） 当前计数值，从 0 累加到 ARR 就触发事件
ARR（自动重装载值 Auto-Reload Register） 计数器计数到 ARR 时归零（向上计数），重新开始下一轮

计时公式：定时时间 = (PSC + 1) × (ARR + 1) / 定时器时钟频率

2.3 计数模式

模式 行为
向上计数 CNT 从 0 累加到 ARR，溢出归零
向下计数 CNT 从 ARR 减到 0，溢出归 ARR
中央对齐 先向上、再向下，常用于电机控制

三、HAL 库配置步骤（STM32CubeMX）

  1. 打开时钟：在 RCC 里开启对应定时器时钟；
  2. 选定时器：左侧选 TIMx（如 TIM2）；
  3. Clock Source：Internal Clock；
  4. Parameter Settings：
    • Prescaler (PSC)：预分频值；
    • Counter Period (ARR)：自动重装载值；
    • Counter Mode：Up 计数；
    • auto-reload preload：使能；
  5. NVIC Settings：勾选定时器更新中断，配置优先级；
  6. 生成代码，在 stm32f1xx_it.c 或自定义文件里写中断回调。

四、计算示例

假设系统时钟 72 MHz，希望每 1 ms 进一次中断：

设 PSC = 71，ARR = 999：

  • PSC = 71：72 MHz / 72 = 1 MHz；
  • ARR = 999：1 MHz / 1000 = 1 kHz = 1 ms 中断一次。

五、HAL 库关键 API

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// 启动定时器中断
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

// 关闭定时器中断
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);

// 获取当前计数值
uint16_t cnt = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);

// 重新设置 ARR
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim2, new_arr);

5.1 中断回调函数

在 stm32f1xx_it.c 里，硬件进中断后会调用 HAL_TIM_IRQHandler(&htim2)，最终调用我们写的回调：

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// tim.c 或自定义文件
uint16_t cnt = 0;

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if (htim->Instance == TIM2) {           // 确认是 TIM2 触发的
        cnt++;
        if (cnt >= 500) {                   // 500 ms
            cnt = 0;
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);   // 翻转 LED
        }
    }
}

HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 是所有定时器共享的回调，必须自己用 htim->Instance 判断是哪一路定时器触发的。

六、定时器中断 vs HAL_Delay

方式 优点 缺点
HAL_Delay(ms) 一行代码搞定 阻塞 CPU，期间 MCU 不能做其他事
定时器中断 不阻塞，CPU 解放 略复杂，要配 CubeMX + 写回调

经验：能用定时器中断就别用 HAL_Delay。HAL_Delay 本质是 SysTick 中断里累加，只能用在"等一下"这种简单等待。

七、易错点清单

  1. PSC / ARR 算错：算完一定要带具体数字验算一遍。
  2. 多个定时器共用回调忘了判断：所有 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 都会进同一个函数，必须用 htim->Instance 判断。
  3. HAL_TIM_Base_Start vs HAL_TIM_Base_Start_IT：前者只启动计数器、不开中断；后者才开启更新中断。需要中断必须用 _IT 后缀。
  4. 中断优先级没开：在 CubeMX 里勾了 NVIC 但忘了给抢占优先级实际值，或者 HAL_NVIC_EnableIRQ 没调——结果"配置了但不进中断"。
  5. arr 改成 0 等于没开：更新事件触发条件是"计数到 ARR"，ARR = 0 时计数一次就溢出，几乎是最高频率。

八、小结

  • TIM 定时器 = 硬件计数器，到点自动进中断；
  • 公式：定时时间 = (PSC+1) × (ARR+1) / f_ck；
  • HAL 库：CubeMX 配好 → HAL_TIM_Base_Start_IT → 写 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback；
  • 多定时器共用回调，必须用 htim->Instance 区分；
  • 能用中断就别 HAL_Delay，让 CPU 解放出来。

（这一篇的"PWM 输出 / 输入捕获 / 编码器接口"等部分留作后续补充。先按上面"基本定时"起步，足够应付绝大多数入门场景。）