STM32 定时器与 PWM 学习笔记

基于 B站 江科大自化协 STM32 教程整理

一、定时器分类

STM32F103C8T6 定时器资源

系统时钟树要点

• 系统时钟 SYSCLK = 72MHz（外部 8MHz 晶振 → PLL 倍频）
• APB2 总线：72MHz（TIM1 挂载在 APB2）
• APB1 总线：36MHz，但挂载在 APB1 上的定时器（TIM2/3/4/6/7）时钟 = 36MHz × 2 =72MHz（预分频器倍频）

三个重要概念

定时时间计算公式

T = ( P S C + 1 ) × ( A R R + 1 ) T I M CLK T = \frac{(PSC + 1) \times (ARR + 1)}{TIM_{\text{CLK}}}T=TIMCLK​(PSC+1)×(ARR+1)​

例如：TIM_CLK = 72MHz，PSC = 7199，ARR = 9999 → T = 1s

二、定时器中断配置流程

步骤

1. 开启定时器时钟（RCC_APB1PeriphClockCmd或RCC_APB2PeriphClockCmd）
2. 配置时基单元（TIM_TimeBaseInit）
3. 使能更新中断（TIM_ITConfig）
4. 配置 NVIC（NVIC_PriorityGroupConfig+NVIC_Init）
5. 使能定时器（TIM_Cmd）

代码模板

voidTimer_Init(void){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=7199;// PSCTIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=9999;// ARRTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}voidTIM2_IRQHandler(void){if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);// 在这里写定时触发的操作}}

三、PWM（脉冲宽度调制）

工作原理

通过改变占空比（Duty Cycle）来控制模拟量输出：

• 频率：由 ARR 决定，f P W M = T I M C L K ( P S C + 1 ) × ( A R R + 1 ) f_{PWM} = \frac{TIM_{CLK}}{(PSC + 1) \times (ARR + 1)}fPWM​=(PSC+1)×(ARR+1)TIMCLK​​
• 占空比：由 CCR（捕获/比较寄存器）决定，D u t y = C C R A R R + 1 Duty = \frac{CCR}{ARR + 1}Duty=ARR+1CCR​
• 分辨率：由 ARR 的位数决定，如 ARR = 999，分辨率为 0.1%

PWM 模式

PWM 配置步骤

1. 开启 GPIO 时钟和复用功能（RCC_APB2PeriphClockCmd+ AFIO）
2. 配置 GPIO 为复用推挽输出（GPIO_Init设置GPIO_Mode_AF_PP）
3. 开启定时器时钟
4. 配置时基单元（TIM_TimeBaseInit）
5. 配置输出比较单元（TIM_OCInit）
6. 使能定时器（TIM_Cmd）

PWM 代码模板

voidPWM_Init(void){// 1. GPIO 时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);// 2. GPIO 配置（以 PA0 → TIM2_CH1 为例）GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;// 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// 3. 定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);// 4. 时基单元TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=71;// 72MHz / 72 = 1MHzTIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=999;// 1kHz PWMTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);// 5. 输出比较配置TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;// 初始占空比 0%TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);// 6. 使能TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}

实时修改占空比

voidPWM_SetCompare1(uint16_tCompare){// 注意：库函数 TIM_SetCompare1 没有检查参数上限// 如果传入值 > ARR，会一直输出高电平（100% 占空比）TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);}

通道与引脚对应关系（F103C8T6 常用）

四、典型应用场景

1. LED 呼吸灯

// 在主循环中渐变改变 CCRuint8_tdir=0;uint16_tpwm_val=0;while(1){PWM_SetCompare1(pwm_val);if(dir==0)pwm_val++;elsepwm_val--;if(pwm_val>=999)dir=1;if(pwm_val==0)dir=0;Delay_ms(1);// 控制呼吸速度}

2. 舵机控制

设置 PWM 频率 = 50Hz（周期 20ms），ARR = 19999（PSC = 71）

// SG90 舵机常用配置（50Hz）// ARR = 20000-1, PSC = 72-1// 0°: CCR = 500// 90°: CCR = 1500// 180°: CCR = 2500

3. 直流电机调速

使用 L298N 等驱动模块，通过 PWM 占空比控制电机转速：

// 0~100% 占空比对应 0~ARRPWM_SetCompare1((uint16_t)(speed/100.0*ARR));

五、重要注意事项

1. TIM_SetCompare 参数范围：库函数不检查传入值是否 ≤ ARR，超出会导致持续高电平而非 100% 占空比
2. 重映射：部分引脚存在默认复用功能冲突时，需要通过 AFIO 重映射到备用引脚（如GPIO_PinRemapConfig）
3. 高级定时器 TIM1 需要额外使能：TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE)才能使 PWM 输出
4. PSC 和 ARR 是 16 位寄存器，最大值为 65535
5. 影子寄存器：PSC 和 ARR 有影子寄存器，更新事件发生时才会真正生效；可设置TIM_ARRPreloadConfig控制更新时机
6. 时钟分割 (CKD)：用于数字滤波器，不是定时器时钟的分频，配置死区时才起作用

六、小结

核心记忆口诀：时钟-引脚-时基-通道 四步走，PSC 决定单位时间，ARR 决定周期，CCR 决定占空比。

整理时间：2026-07-27