【STM32】7—通用定时器时钟树学习

0 实验预期效果

1 相关原理图

2 定时器TIM2与时钟树

2.1 TIM2 简介与特性

2.2 时钟树

3 软件配置

3.1 配置GPIO

3.2 配置定时器TIM2

4 代码编写

0 实验预期效果

让LED闪烁（每秒钟内：亮0.5s，再暗0.5s）。

1 相关原理图

2 定时器TIM2与时钟树

2.1 TIM2 简介与特性

关于通用定时器TIM2，查STM32F407中文手册392页可知：

① TIM2 到 TIM5 简介：

通用定时器包含一个16 位或 32 位自动重载计数器，该计数器由可编程预分频器驱动。
它们可用于多种用途，包括测量输入信号的脉冲宽度（输入捕获）或生成输出波形（输出比较和 PWM）。
使用定时器预分频器和 RCC 时钟控制器预分频器，可将脉冲宽度和波形周期从几微秒调制到几毫秒。
这些定时器彼此完全独立，不共享任何资源。

② TIM2 到 TIM5 主要特性：
        通用 TIMx 定时器具有以下特性：
        ● 16 位（TIM3 和 TIM4）或 32 位（TIM2 和 TIM5）递增、递减和递增/递减自动重载计数器。
        ● 16 位可编程预分频器，用于对计数器时钟频率进行分频（即运行时修改），分频系数介于 1 到 65536 之间。
        ● 多达 4 个独立通道，可用于：
                — 输入捕获
                — 输出比较
                — PWM 生成（边沿和中心对齐模式）
                — 单脉冲模式输出
        ● 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路。
        ● 发生如下事件时生成中断/DMA 请求：
                — 更新：计数器上溢/下溢、计数器初始化（通过软件或内部/外部触发）
                — 触发事件（计数器启动、停止、初始化或通过内部/外部触发计数）
                — 输入捕获
                — 输出比较
        ● 支持定位用增量（正交）编码器和霍尔传感器电路
        ● 外部时钟触发输入或逐周期电流管理

2.2 时钟树

查STM32F407中文手册392页可找到如下图片：

系统时钟频率=168MHz
时钟总线	时钟总线的时钟标记名	允许最大频率
AHB	HCLK	168MHz
APB1（低速）	PCLK1	42MHz
APB2（高速）	PCLK2	84MHz

从图中可以看出，定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2，而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器。

下面以定时器2~7的时钟说明这个倍频器的作用：

① 当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；

② 当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时，这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。

通过调整预分频系数：

我们发现：

假定AHB = 42MHz，因为APB1允许的最大频率为42MHz，所以APB1的预分频系数可以取任意数值：当预分频系数 = 1时，APB1 = 42MHz，TIM2~7的时钟频率 = 42MHz(倍频器不起作用)；当预分频系数 = 2时，APB1 = 21MHz，在倍频器的作用下，TIM2~7的时钟频率 = 42MHz。

有人会问，既然需要TIM2~7的时钟频率 = 42MHz，为什么不直接取APB1的预分频系数=1呢？答案是：APB1不但要为TIM2~7提供时钟，而且还要为其它外设提供时钟；设置这个倍频器可以在保证其它外设使用较低时钟频率时，TIM2~7仍能得到较高的时钟频率。

再举个例子：当AHB = 84MHz时，APB1的预分频系数必须大于等于2，因为APB1的最大频率只能为42MHz。如果APB1的预分频系数 = 2，则因为这个倍频器，TIM2~7仍然能够得到72MHz的时钟频率。能够使用更高的时钟频率，无疑提高了定时器的分辨率，这也正是设计这个倍频器的初衷。

【以上参考博客STM32普通定时器(TIM2-7)的时钟源_Dream_Chaser2015的博客-CSDN博客】

STM32F407VET6数据手册17页可看到图片如下：

下方有英文说明：The timers connected to APB2 are clocked from TIMxCLK up to 168 MHz, while the timers connected to APB1 are clocked from TIMxCLK up to 84 MHz.

翻译知：连接到APB2的定时器由TIMxCLK提供时钟，最高可达168MHz，而连接到APB1的定时器由TIMxCLK提供时钟，最高可达84MHz。

名词解释

        PRESC (Prescaler)：预分频器，用来将定时器时钟源进行分频输出

        AHB (Advanced High Performance Bus)：高级高性能总线

        APB (Advanced Peripheral Bus)：(高级)外围总线

【另：RCC（Reset clock Control 复位时钟控制器）、时钟总线、Sys Tick时钟（系统定时器）、系统时钟源、PLL配置、相关常用函数（标准库）等概念知识见博客STM32的时钟系统学习笔记（基于STM32F407）_我电子贼菜的博客-CSDN博客

、基于STM32F407时钟配置学习 - 爱码网 (likecs.com)及STM32学习笔记（五）RCC(Reset and Clock Control) - 简书 (jianshu.com)】

3 软件配置

STM32CubeMX配置

3.1 配置GPIO

选择PA6

3.2 配置定时器TIM2

由2.2分析可知，TIM2内部时钟来源是PCLK1 = 84MHz，预分频系数（PSC）设置为：83（即84 - 1），则84 000 000 / 84 = 1MHz，即每秒计数1M次，即每秒产生 $10^6$ 个脉冲。

为使每0.5s产生1次中断，则经过 $5 * 10^5$ （即0.5/1 * $10^6$ ）次脉冲就应重新开始计数，则自动重装值（AutoReload Register，简称ARR）为499999（即 $5*10^5-1$ ）。

可进行公式推导：

$ARR+1= \frac{T(s)}{1(s)}\cdot \frac{TIMxCLK(Hz)}{PSC + 1}$

所以有公式归纳如下：

$T(s) = \frac{(ARR + 1) \cdot (PSC + 1)}{TIMxCLK(Hz)}$

预分频系数设置为83，自动重载值为499999，得到的计时器更新中断频率即为2Hz。

打开中断：

4 代码编写

【该部分摘自博客【STM32Cube_11】使用通用定时器闪烁LED_Mculover666的博客】

在stm32f4xx_it.c中生成的中断处理函数如下，定时器TIM2所有的中断都会调用该中断服务函数TIM2_IRQHandler：

/**
*@brief 这个函数处理TIM中断请求。
* @param htim TIM handle
* @retval 无
*/
void HAL_TIM_IRQHandler(TIM_HandleTypeDef *htim)

在中断处理函数中自动生成了HAL_TIM_IRQHandler(&htim2)代码，该代码会自动根据中断事件回调相应的函数，这里我们需要处理更新中断的事件，回调函数默认是__weak定义的，所以在tim.c中重新定义该回调函数，并且在该函数中添加功能的时候，因为该回调函数会被所有的定时器共用，所以需要先判断是哪个定时器在调用：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance == htim2.Instance)HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
}

最后在main函数中开启TIM2并使能其中断（TIM2初始化代码之后，while之前）：

 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

最后编译下载

【相关库函数见【STM32】HAL库学习 3—hal_time_kokoのadventure的博客-CSDN博客】

总代码如下：

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file           : main.c* @brief          : Main program body******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes *//* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD *//* USER CODE END PTD *//* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD *//* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM *//* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP *//* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_TIM2_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}/*** @brief System Clock Configuration* @retval None*/
void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};/** Configure the main internal regulator output voltage*/__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters* in the RCC_OscInitTypeDef structure.*/RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks*/RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* USER CODE BEGIN 4 *//* USER CODE END 4 *//*** @brief  This function is executed in case of error occurrence.* @retval None*/
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state */__disable_irq();while (1){}/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/*** @brief  Reports the name of the source file and the source line number*         where the assert_param error has occurred.* @param  file: pointer to the source file name* @param  line: assert_param error line source number* @retval None*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{/* USER CODE BEGIN 6 *//* User can add his own implementation to report the file name and line number,ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

main.h：

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file           : main.h* @brief          : Header for main.c file.*                   This file contains the common defines of the application.******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header *//* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f4xx_hal.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes *//* USER CODE END Includes *//* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN ET *//* USER CODE END ET *//* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EC *//* USER CODE END EC *//* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EM *//* USER CODE END EM *//* Exported functions prototypes ---------------------------------------------*/
void Error_Handler(void);/* USER CODE BEGIN EFP *//* USER CODE END EFP *//* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define LED1_Pin GPIO_PIN_6
#define LED1_GPIO_Port GPIOA
/* USER CODE BEGIN Private defines *//* USER CODE END Private defines */#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __MAIN_H */

tim.c：

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    tim.c* @brief   This file provides code for the configuration*          of the TIM instances.******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tim.h"/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 */TIM_HandleTypeDef htim2;/* TIM2 init function */
void MX_TIM2_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 *//* USER CODE END TIM2_Init 0 */TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 *//* USER CODE END TIM2_Init 1 */htim2.Instance = TIM2;htim2.Init.Prescaler = 83;htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim2.Init.Period = 499999;htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK){Error_Handler();}sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 *//* USER CODE END TIM2_Init 2 */}void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance==TIM2){/* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 0 *//* USER CODE END TIM2_MspInit 0 *//* TIM2 clock enable */__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();/* TIM2 interrupt Init */HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);/* USER CODE BEGIN TIM2_MspInit 1 *//* USER CODE END TIM2_MspInit 1 */}
}void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance==TIM2){/* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 0 *//* USER CODE END TIM2_MspDeInit 0 *//* Peripheral clock disable */__HAL_RCC_TIM2_CLK_DISABLE();/* TIM2 interrupt Deinit */HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM2_IRQn);/* USER CODE BEGIN TIM2_MspDeInit 1 *//* USER CODE END TIM2_MspDeInit 1 */}
}/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance == htim2.Instance)HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
}/* USER CODE END 1 */

tim.h：

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    tim.h* @brief   This file contains all the function prototypes for*          the tim.c file******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __TIM_H__
#define __TIM_H__#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"/* USER CODE BEGIN Includes *//* USER CODE END Includes */extern TIM_HandleTypeDef htim2;/* USER CODE BEGIN Private defines *//* USER CODE END Private defines */void MX_TIM2_Init(void);/* USER CODE BEGIN Prototypes *//* USER CODE END Prototypes */#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __TIM_H__ */

【本文主要参考博客：

① 【STM32Cube_11】使用通用定时器闪烁LED_Mculover666的博客-CSDN博客

② STM32普通定时器(TIM2-7)的时钟源_Dream_Chaser2015的博客-CSDN博客

③ 6.STM32F407之HAL库——定时器中断_并非凑巧的博客-CSDN博客

】

【本文仅作为个人学习记录，不出于任何商业目的。】