STM32定時器溢出的工作原理是什么？

從來沒有一個外設能夠這么騷~那說的就是定時器了，或者說沒有了定時器的MCU就不完整。

只能說沒有定時器的單片機不值得被愛

OKOK，不騷了，這篇文章就是回答幾個在我研究過程中比較疑惑的問題。

所以是可以確定一點的就是，如果你想讓你的定時器非常精確，那你一定要有一個很穩的時基，這里就是時鐘樹。

痛苦的回憶來了，具體要查你的定時器在哪里掛著

還想罵的一點是，不知道為什么定時器還排起了輩分按說是從簡單到難，但是ARM構架似乎是一把梭哈。

事實上大多數文章都是拿這個圖說事情的，我也不能免俗

這個可編程定時器的主要部分是一個帶有自動重裝載的16位累加計數器，計數器的時鐘通過一個預分頻器得到。

軟件可以讀寫計數器、自動重裝載寄存器和預分頻寄存器，即使計數器運行時也可以操作。這個的優點就是可以在運行時改變定時器的計數功能。

時基單元包含：

這三個寄存器之間的關系正是本文要說明的

寫32的對這個不陌生吧？

那你一定知道，這個就叫定時器的溢出時間

定時器溢出是指定時器在計數過程中由于計數器位數有限,導致計數值從最大值溢出到0的情況。這一般會觸發定時器溢出中斷,用于周期性任務調度。

定時器溢出的工作原理是:

定時器包含一個計數器寄存器,例如16位,則可以計數0-65535。

定時器以某個時鐘頻率進行計數累加。

當計數值增大到計數器的最大值65535時,在下一個時鐘沿到來時,計數器會重新循環回0。

這就是溢出情況,在硬件上會觸發溢出標志位。

如果溢出中斷被使能,則會觸發中斷服務程序。

這樣每當定時器計數一次0-65535的周期,就會觸發一次溢出中斷。

通過設置定時器的預分頻和定時周期,可以確定溢出中斷的周期。

在中斷服務程序中可以進行需要周期執行的任務,例如定時發送、系統節拍等。

OK，溢出時間就是一個計數值（其實是一種標志），和你的手表上面的秒針一樣。假如你還是看不懂，那你看我以前寫的文章吧。

關于單片機定時器的個人看法

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現在繼續說，上面的Tout是兩個寄存器的值控制的，直觀的來說，我們就關心比值而已，但是具體他們兩個怎么給，是沒有文章給的，那鄙人就斗膽給出看法。

STM32定時器中的ARR和PSC寄存器分別用于設置定時器的自動重裝載值和預分頻系數,它們共同決定了定時器的溢出時間。

ARR寄存器:自動重裝載寄存器,包含一個32位的值,用于設置定時器從0開始計數到ARR值后再清零的循環周期。這個周期時間就是定時器的溢出時間。

PSC寄存器:預分頻寄存器,包含一個16位的值,可以對定時器的時鐘進行預分頻,即將外部時鐘頻率分頻后用于定時器計數。

溢出時間計算:

周期時間 = (PSC+1) * (ARR+1) / 時鐘頻率

舉例: 時鐘頻率=1MHz

如果PSC=9,ARR=999

則周期時間 = (10*1000)/1MHz = 10ms

通過調整PSC和ARR的值,可以獲得需要的溢出周期時間。

所以簡單來說,PSC控制分頻比例,ARR控制計數最大值,兩者結合產生定時器的溢出周期及中斷間隔時間。

好像也和其它的文章沒有不一樣，那假如這樣呢？

對于STM32定時器的ARR和PSC寄存器在設置定時周期時間時,通常的考慮是: 優先設置PSC進行分頻,將時鐘頻率降低到某個合適的范圍。 然后設置ARR的值來獲得想要的定時周期。 這樣的主要考慮有: PSC決定了計數器計數的速度,ARR則決定了計數的最大值。

在主鏈路上面

如果不設置PSC,在高頻時鐘下ARR的計數速度會非?？?難以達到較長定時周期。 分頻比PSC設置合理,可以讓計數速度在一個易控制的范圍內。 一般將PSC設置為能讓計數周期在1ms到幾十ms的范圍內。 而后通過ARR的值剛好可以讓計數剛好溢出,得到想要的定時。 所以通常情況下,會首先考慮PSC的分頻比,然后再設置ARR計數周期的值,PSC對定時周期影響較大。 如果時鐘源較低頻,可直接設置較大的ARR值,不必過多分頻。 那簡單的設計一個東西先，

對于使用STM32定時器進行精確計時和定時操作,一個通用的設計思路是:

選擇一個定時器,例如TIM2。

配置定時器的時鐘源,預分頻值PSC和自動重裝載ARR,以生成想要的定時周期,例如設置為1ms。

配置定時器工作在計數模式,從0開始向上計數,到ARR值產生更新中斷或溢出中斷。

在中斷服務函數中,檢查當前的計數值,根據所設定的定時需求執行操作:

通過不斷比較當前計數值,當計數到設定定時周期時,執行所需的處理操作。

定時精度取決于定時器時鐘源頻率,可以通過配置更高頻率時鐘來獲得更高精度。

再給出寄存器的一些干預場景

生成定時中斷

ARR設置中斷周期,例如設置為1000,則每1000計數周期會觸發一次更新中斷。

PSC設置時鐘分頻系數,例如分頻比為7200,時鐘頻率72MHz。則中斷周期為1000 * 7200 / 72000000 = 0.1s。

輸入捕獲

當外部信號被捕獲時,會寫入定時器的捕獲寄存器中。

可以設置兩個通道捕獲,通過讀取兩個寄存器的值計算出信號的周期、頻率、占空比等。

輸出比較輸出PWM

ARR設置PWM的周期,PSC設置分頻系數。

通過輸出比較寄存器可改變PWM的占空比。

編碼器模式

使用兩個定時器設置為編碼器模式,可讀取編碼器的計數值。

其中PSC可設置編碼計數的分頻系數。

設定軟件定時器

在中斷或程序中,每次讀取定時器計數值,與上次值作差計算時間差。

PSC和ARR設定計數范圍。

讓我來一個漂亮的收尾，ARR和PSC這兩個寄存器主要影響定時器的以下兩個方面:

影響定時器的計數范圍

ARR determines定時器計數器計數的最大值。ARR為16位,則計數范圍為0-65535。

PSC為定時器輸入時鐘設置預分頻系數,將輸入時鐘分頻后作為計數時鐘。

PSC越大,實際計數速度越慢,計數范圍相應變大。

影響定時器的溢出周期

定時器以分頻后的時鐘計數,當計數值增大到ARR的值時,會觸發溢出。

溢出周期= (PSC+1) * (ARR+1) / 時鐘頻率

所以改變PSC和ARR可以改變溢出周期,從而改變中斷周期。

總結一下:

ARR直接決定計數器的計數范圍

PSC決定計數器計數的速度

兩者一同決定定時器的溢出周期時間

審核編輯：劉清