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第25章 STM32F407的TIM定时器基础知识和HAL库API

本章节为大家讲解TIM1 – TIM14共计14个定时器的基础知识和对应的HAL库API。

25.1 初学者重要提示

25.2 定时器基础知识

25.3 定时器的HAL库用户

25.4 源文件stm32f4xx_hal_tim.c

25.5 总结

25.1 初学者重要提示

学习定时器外设推荐从硬件框图开始了解基本的功能特性，然后逐步深入了解各种特性，这种方式方便记忆和以后查阅。
特别注意STM32F4的TIM1,8,15,16,17才有RCR重复计数器，其它都没用的。
STM32的单个定时器中不同通道可以配置不同频率PWM。http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89008 。
STM32f4的TIM1-TIM14中断入口函数名使用时要注意，别搞错了：

TIM1_BRK_IRQHandler             
TIM1_UP_IRQHandler              
TIM1_TRG_COM_IRQHandler        
TIM1_CC_IRQHandler                                                    
TIM2_IRQHandler                                           
TIM3_IRQHandler                                                 
TIM4_IRQHandler                 
TIM5_IRQHandler            
TIM6_DAC_IRQHandler           <------------------要注意            
TIM7_IRQHandler 
TIM8_BRK_TIM12_IRQHandler      <------------------要注意，定时器12也是用的这个
TIM8_UP_TIM13_IRQHandler       <------------------要注意，定时器13也是用的这个
TIM8_TRG_COM_TIM14_IRQHandler  <------------------要注意，定时器14也是用的这个
TIM8_CC_IRQHandler

25.2 定时器基础知识

注，不同定时支持的功能略有区别，基础定时器功能较少，TIM1和TIM8高级定时器功能多些。

TIM2和TIM5是32位定时器，其它定时器都是16位定时器。16位和32位的区别是CNT计数器范围不同，32位的范围是0 到2^32 – 1，而16位的是0到65535；它们支持的分频是范围是一样的，都是1到65535。
计数器支持递增、递减和递增/递减二合一。
多个独立通道，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。

带死区插入，断路功能和PWM互补输出，效果可看此贴：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=88997 。

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

支持增量式编码器和霍尔传感器。

25.2.1 定时器TIM1-TIM14的区别

STM32F4支持的定时器有点多，要简单的区分下。粗略的比较如下：

通过上面的表格，至少要了解到以下两点：

STM32F4的定时器主要分为高级定时器，通用定时器，基础定时器和低功耗定时器。
TIM2和TIM5是32位定时器，其它都是16位定时器。

25.2.2 定时器的硬件框图

认识一个外设，最好的方式就是看他的框图，方便我们快速的了解定时器的基本功能，然后再看手册了解细节。

下面我们直接看最复杂的高级定时器TIM1&TIM8框图：

通过这个框图，我们可以得到如下信息：

TIMx_ETR接口

外部触发输入接口。ETR支持多种输入源：输入引脚（默认配置）、比较器输出和模拟看门狗。

截图左侧的TIMx_CH1，TIMx_CH2，TIMx_CH3和TIMx_CH4接口

这四个通道主要用于输入捕获，可以计算波形频率和脉宽。

TIMx_BKIN和TIMx_BKIN2接口

断路功能，主要用于保护由 TIM1 和 TIM8 定时器产生的 PWM 信号所驱动的功率开关

TRGO内部输出通道

主要用于定时器级联，ADC和DAC的定时器触发。

4组输出比较单元OC1到OC6

OC1到OC4有对应的输出引脚。

截图右侧的输出比较通道TIMx_CH1，TIMx_CH1N，TIMx_CH2，TIMx_CH2N，TIMx_CH3，TIMx_CH3N和TIMx_CH4

主要用于PWM输出，注意CH1到CH3有互补输出，而CH4没有互补输出。

其它框图里面未展示出来功能

定时器TIM1&TIM8还支持的其它功能在用到的时候再做说明。

25.2.3 定时器的时基单元

定时器要工作就需要一个基本时基单元，而基本的时基单元是由下面几个寄存器组成的：

预分频器寄存器 (TIMx_PSC)

用于设置定时器的分频，比如定时器的主频是168MHz，通过此寄存器可以将其设置为168MHz，84MHz，42MHz等分频值。

注：预分频器有个缓冲功能，可以让用户实时更改，新的预分频值将在下一个更新事件发生时被采用（以递增计数模式为例，就是CNT计数值达到ARR自动重装寄存器的数值时会产生更新事件）。

计数器寄存器 (TIMx_CNT)

计数器是最基本的计数单元，计数值是建立在分频的基础上面，比如通过TIMx_PSC设置分频后的频率为100MHz，那么计数寄存器计一次数就是10ns。

自动重载寄存器 (TIMx_ARR)

自动重装寄存器是CNT计数寄存器能达到的最大计数值，以递增计数模式为例，就是CNT计数器达到ARR寄存器数值时，重新从0开始计数。

注，自动重载寄存器是预装载的。对自动重载寄存器执行写入或读取操作时会访问预装载寄存器。预装载寄存器的内容既可以立即传送到影子寄存器（让设置立即起到效果的寄存器），也可以在每次发生更新事件时传送到影子寄存器。简单的说就是让ARR寄存器的数值立即更新还是更新事件发送的时候更新。

重复计数器寄存器 (TIMx_RCR)

以递增计数模式为例，当CNT计数器数值达到ARR自动重载数值时，重复计数器的数值加1，重复次数达到TIMx_RCR+ 1后就，将生成更新事件。

注，只有TIM1，TIM8，TIM15，TIM16，TIM17有此寄存器。

比如我们要配置定时器实现周期性的中断，主要使用这几个寄存器即可。

25.2.4 定时器输出比较（PWM）

使用定时器时基单元的那几个寄存器仅仅能设置周期，还不能设置占空比。针对这个问题，还需要比较捕获寄存CCR的参与，这样就可以设置占空比了。

为了方便大家理解，以PWM 边沿对齐模式，递增计数配置为例：

当计数器TIMx_CNT < 比较捕获寄存器TIMx_CCRx期间，PWM参考信号OCxREF输出高电平。
当计数器TIMx_CNT >= 比较捕获寄存器TIMx_CCRx期间， PWM参考信号OCxREF输出低电平。
当比较捕获寄存器TIMx_CCRx > 自动重载寄存器TIMx_ARR，OCxREF保持为1。
当比较捕获寄存器TIMx_CCRx = 0，则OCxRef保持为0。

下面是TIMx_ARR=8的波形效果：

25.2.5 定时器输入捕获

与PWM一样，使用定时器实现输入捕获，仅靠时基单元的那几个寄存器是不行的，我们需要一个寄存器来记录发生捕获时的具体时间，这个寄存器依然由比较捕获寄存器TIMx_CCRx来实现。

比如我们要测量一路方波的周期：

配置定时器为输入捕获模式，上升沿触发，设置分频，自动重装等寄存器，比如设置的CNT计数器计数1次是1微秒。
当有上升沿触发的时候，TIMx_CCRx寄存器就会自动记录当前的CNT数值，然后用户就可以通过CC中断，在中断复位程序里面保存当前的TIMx_CCRx寄存器数值。等下次再检测到上升沿触发，两次时间求差就可以得到方波的周期。

不过这里要特别注意一点，如果CNT发生溢出（比如16位定时器，计数到65535就溢出了）就需要特别处理下，将CNT计数溢出考虑进来。

25.3 定时器的HAL库用法

定时器的HAL库用法其实就是几个结构体变量成员的配置和使用，然后配置GPIO、时钟，并根据需要配置NVIC、中断和DMA。下面我们逐一展开为大家做个说明。

25.3.1 定时器寄存器结构体TIM_TypeDef

定时器相关的寄存器是通过HAL库中的结构体TIM_TypeDef定义的，在stm32f4xx.h中可以找到这个类型定义：

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR1;         /*!< TIM control register 1,              Address offset: 0x00 */
  __IO uint32_t CR2;         /*!< TIM control register 2,              Address offset: 0x04 */
  __IO uint32_t SMCR;        /*!< TIM slave mode control register,     Address offset: 0x08 */
  __IO uint32_t DIER;        /*!< TIM DMA/interrupt enable register,   Address offset: 0x0C */
  __IO uint32_t SR;          /*!< TIM status register,                 Address offset: 0x10 */
  __IO uint32_t EGR;         /*!< TIM event generation register,       Address offset: 0x14 */
  __IO uint32_t CCMR1;       /*!< TIM capture/compare mode register 1, Address offset: 0x18 */
  __IO uint32_t CCMR2;       /*!< TIM capture/compare mode register 2, Address offset: 0x1C */
  __IO uint32_t CCER;        /*!< TIM capture/compare enable register, Address offset: 0x20 */
  __IO uint32_t CNT;         /*!< TIM counter register,                Address offset: 0x24 */
  __IO uint32_t PSC;         /*!< TIM prescaler,                       Address offset: 0x28 */
  __IO uint32_t ARR;         /*!< TIM auto-reload register,            Address offset: 0x2C */
  __IO uint32_t RCR;         /*!< TIM repetition counter register,     Address offset: 0x30 */
  __IO uint32_t CCR1;        /*!< TIM capture/compare register 1,      Address offset: 0x34 */
  __IO uint32_t CCR2;        /*!< TIM capture/compare register 2,      Address offset: 0x38 */
  __IO uint32_t CCR3;        /*!< TIM capture/compare register 3,      Address offset: 0x3C */
  __IO uint32_t CCR4;        /*!< TIM capture/compare register 4,      Address offset: 0x40 */
  __IO uint32_t BDTR;        /*!< TIM break and dead-time register,    Address offset: 0x44 */
  __IO uint32_t DCR;         /*!< TIM DMA control register,            Address offset: 0x48 */
  __IO uint32_t DMAR;        /*!< TIM DMA address for full transfer,   Address offset: 0x4C */
  __IO uint32_t OR;          /*!< TIM option register,                 Address offset: 0x50 */
} TIM_TypeDef;

这个结构体的成员名称和排列次序和CPU的定时器寄存器是一一对应的。

__IO表示volatile, 这是标准C语言中的一个修饰字，表示这个变量是非易失性的，编译器不要将其优化掉。core_m4.h 文件定义了这个宏：

#define     __O     volatile             /*!< Defines \'write only\' permissions */
#define     __IO    volatile             /*!< Defines \'read / write\' permissions */

下面我们看下定时器的定义，在stm32f4xx.h文件。

#define PERIPH_BASE           0x40000000UL 
#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00010000UL)

/*!< APB2 peripherals */
#define TIM1_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x0000UL) <----- 展开这个宏，(TIM_TypeDef *) 0x40000000
#define TIM8_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x0400UL)
#define TIM9_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x4000UL)
#define TIM10_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x4400UL)
#define TIM11_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x4800UL)

/*!< APB1 peripherals */
#define TIM2_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x0000UL)
#define TIM3_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x0400UL)
#define TIM4_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x0800UL)
#define TIM5_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x0C00UL)
#define TIM6_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x1000UL)
#define TIM7_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x1400UL)
#define TIM12_BASE            (APB1PERIPH_BASE + 0x1800UL)
#define TIM13_BASE            (APB1PERIPH_BASE + 0x1C00UL)
#define TIM14_BASE            (APB1PERIPH_BASE + 0x2000UL)

#define TIM1                ((TIM_TypeDef *) TIM1_BASE)
#define TIM2                ((TIM_TypeDef *) TIM2_BASE)
#define TIM3                ((TIM_TypeDef *) TIM3_BASE)
#define TIM4                ((TIM_TypeDef *) TIM4_BASE)
#define TIM5                ((TIM_TypeDef *) TIM5_BASE)
#define TIM6                ((TIM_TypeDef *) TIM6_BASE)
#define TIM7                ((TIM_TypeDef *) TIM7_BASE)
#define TIM8                ((TIM_TypeDef *) TIM8_BASE)
#define TIM9                ((TIM_TypeDef *) TIM9_BASE)
#define TIM10               ((TIM_TypeDef *) TIM10_BASE)
#define TIM11               ((TIM_TypeDef *) TIM11_BASE)
#define TIM12               ((TIM_TypeDef *) TIM12_BASE)
#define TIM13               ((TIM_TypeDef *) TIM13_BASE)
#define TIM14               ((TIM_TypeDef *) TIM14_BASE)

我们访问TIM2的CR1寄存器可以采用这种形式：TIM2->CR1 = 0；

25.3.2 定时器句柄结构体TIM_HandleTypeDef

HAL库在TIM_TypeDef的基础上封装了一个结构体TIM_HandleTypeDef，定义如下：

#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
typedef struct __TIM_HandleTypeDef
#else
typedef struct
#endif 
{
  TIM_TypeDef                 *Instance;     /*!< Register base address             */
  TIM_Base_InitTypeDef        Init;          /*!< TIM Time Base required parameters */
  HAL_TIM_ActiveChannel       Channel;       /*!< Active channel                    */
  DMA_HandleTypeDef           *hdma[7];      /*!< DMA Handlers array
                                                  This array is accessed by a @ref DMA_Handle_index */
  HAL_LockTypeDef             Lock;          /*!< Locking object                    */
  __IO HAL_TIM_StateTypeDef   State;         /*!< TIM operation state               */

#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
  void (* Base_MspInitCallback)(struct __TIM_HandleTypeDef *htim);  /*!< TIM Base Msp Init Callback    */
  void (* Base_MspDeInitCallback)(struct __TIM_HandleTypeDef *htim); /*!< TIM Base Msp DeInit Callback */
  /* 省略 */

#endif 
} TIM_HandleTypeDef;

通过条件编译USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS，每个定时器可以有独立的注册回调，不用多个定时公用一个回调函数。

这里重点介绍前四个参数，其它参数主要是HAL库内部使用的。

TIM_TypeDef *Instance

这个参数是寄存器的例化，方便操作寄存器，比如使能定时器的计数器。

SET_BIT(huart->Instance->CR1, TIM_CR1_CEN)。

TIM_Base_InitTypeDef Init

这个参数是用户接触最多的，用于配置定时器的基本参数。

typedef struct
{
  uint32_t Prescaler;      
  uint32_t CounterMode;    
  uint32_t Period;         
  uint32_t ClockDivision;    
  uint32_t RepetitionCounter; 
  uint32_t AutoReloadPreload;  
} TIM_Base_InitTypeDef;

成员Prescaler

用于设置定时器分频，对于32位的TIM2和TIM5范围是0到0xFFFFFFFF，其它定时器是0到0xFFFF。

成员CounterMode

用于设置计数模式，向上计数模式、向下计数模式和中心对齐模式。

#define TIM_COUNTERMODE_UP                 0x00000000U    /*!< Counter used as up-counter   */
#define TIM_COUNTERMODE_DOWN               TIM_CR1_DIR    /*!< Counter used as down-counter */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1     TIM_CR1_CMS_0  /*!< Center-aligned mode 1        */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED2     TIM_CR1_CMS_1  /*!< Center-aligned mode 2        */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED3     TIM_CR1_CMS    /*!< Center-aligned mode 3        */

成员Period

用于设置定时器周期，对于32位的TIM2和TIM5范围是0到0xFFFFFFFF，其它定时器是0到0xFFFF。

成员ClockDivision

用于指示定时器时钟 (CK_INT) 频率与死区发生器以及数字滤波器（ETR、TIx）所使用的死区及采样时钟 (tDTS) 之间的分频比。

#define TIM_CLOCKDIVISION_DIV1             0x00000000U      /*!< Clock division: tDTS=tCK_INT   */
#define TIM_CLOCKDIVISION_DIV2             TIM_CR1_CKD_0    /*!< Clock division: tDTS=2*tCK_INT */
#define TIM_CLOCKDIVISION_DIV4             TIM_CR1_CKD_1    /*!< Clock division: tDTS=4*tCK_INT */

成员RepetitionCounter

用于设置重复计数器，仅TIM1和TIM8有，其它定时器没有。作用是每当计数器上溢/下溢时，重复计数器减1，当减到零时，才会生成更新事件，这个在生成PWM时比较有用。

成员AutoReloadPreload

用于设置定时器的ARR自动重装寄存器是更新事件产生时写入有效还是立即写入有效。如果使能了表示更新事件产生时写入有效，否则反之。

#define TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE    0x00000000U               /*!< TIMx_ARR register is not buffered */
#define TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE     TIM_CR1_ARPE              /*!< TIMx_ARR register is buffered */

HAL_TIM_ActiveChannel Channel;

用于设置定时器通道，比如TIM1和TIM8都是4个通道。

typedef enum
{
  HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1        = 0x01U,    /*!< The active channel is 1     */
  HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2        = 0x02U,    /*!< The active channel is 2     */
  HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3        = 0x04U,    /*!< The active channel is 3     */
  HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4        = 0x08U,    /*!< The active channel is 4     */
  HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_CLEARED  = 0x00U     /*!< All active channels cleared */   
}HAL_TIM_ActiveChannel;

DMA_HandleTypeDef *hdma[7];

用于关联DMA。

此结构体使用举例：配置定时器参数，其实就是配置结构体TIM_HandleTypeDef的成员。

TIM_HandleTypeDef   TimHandle = {0};

/* 
    定时器中断更新周期 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）
*/
TimHandle.Instance = TIMx;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;    
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.3.3 定时器输出比较结构体TIM_OC_InitTypeDef

此结构体主要用于定时器的输出比较，定义如下：

typedef struct
{                                 
  uint32_t OCMode;       
  uint32_t Pulse;       
  uint32_t OCPolarity;    
  uint32_t OCNPolarity;   
  uint32_t OCFastMode;  
  uint32_t OCIdleState;   
  uint32_t OCNIdleState;  
} TIM_OC_InitTypeDef;

下面将这几个参数一一做个说明。

OCMode

用于配置输出比较模式，支持的模式较多：

#define TIM_OCMODE_TIMING                   0x00000000U                                              #define TIM_OCMODE_ACTIVE                   TIM_CCMR1_OC1M_0                                        
#define TIM_OCMODE_INACTIVE                 TIM_CCMR1_OC1M_1                                       
#define TIM_OCMODE_TOGGLE                   (TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_0)                  
#define TIM_OCMODE_PWM1                     (TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1)                   
#define TIM_OCMODE_PWM2                     (TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_0) 
#define TIM_OCMODE_FORCED_ACTIVE            (TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_0)                   
#define TIM_OCMODE_FORCED_INACTIVE          TIM_CCMR1_OC1M_2

Pulse

可用于设置占空比，对应定时器的CCR寄存器，32位的TIM2和TIM5范围是0到0xFFFFFFFF。

OCPolarity

设置输出极性，可选高电平或低电平有效。

#define TIM_OCPOLARITY_HIGH                0x00000000U                         
#define TIM_OCPOLARITY_LOW                 TIM_CCER_CC1P                        /

OCNPolarity

互补输出极性设置，可选高电平或者低电平有效。

#define TIM_OCNPOLARITY_HIGH               0x00000000U                       
#define TIM_OCNPOLARITY_LOW                TIM_CCER_CC1NP

OCFastMode

快速输出模式使能，仅OCMode配置为PWM1或者PWM2模式时才有意义。

#define TIM_OCFAST_DISABLE                 0x00000000U                         
#define TIM_OCFAST_ENABLE                  TIM_CCMR1_OC1FE

OCIdleState

空闲状态时，设置输出比较引脚的电平状态。

#define TIM_OCIDLESTATE_SET                TIM_CR2_OIS1                        
#define TIM_OCIDLESTATE_RESET              0x00000000U

OCNIdleState

空闲状态时，设置互补输出引脚的电平状态。

#define TIM_OCNIDLESTATE_SET               TIM_CR2_OIS1N                       
#define TIM_OCNIDLESTATE_RESET             0x00000000U

25.3.4 定时器输入捕获结构体TIM_IC_InitTypeDef

此结构体主要用于定时器的输入捕获，定义如下：

typedef struct
{                                  
  uint32_t ICPolarity;   
  uint32_t ICSelection; 
  uint32_t ICPrescaler; 
  uint32_t ICFilter;    
} TIM_IC_InitTypeDef;

下面将这几个参数一一做个说明。

ICPolarity

输入触发极性，可以选择上升沿，下降沿或者双沿触发。

#define  TIM_ICPOLARITY_RISING             TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING      
#define  TIM_ICPOLARITY_FALLING            TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING    
#define  TIM_ICPOLARITY_BOTHEDGE           TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_BOTHEDGE

ICSelection

输入捕获通道选择，可以选择直接输入（即CC1选择TI1，CC2选择TI2等），间接输入（CC1选择TI2，CC3选择TI4等）或者TRC。

#define TIM_ICSELECTION_DIRECTTI       (TIM_CCMR1_CC1S_0)   
#define TIM_ICSELECTION_INDIRECTTI     (TIM_CCMR1_CC1S_1)  
#define TIM_ICSELECTION_TRC            (TIM_CCMR1_CC1S)

ICPrescaler

输入捕获分频，表示每捕获1，2，4或8个事件后表示一次捕获。

#define TIM_ICPSC_DIV1       0x00000000U                 
#define TIM_ICPSC_DIV2       (TIM_CCMR1_IC1PSC_0)    
#define TIM_ICPSC_DIV4       (TIM_CCMR1_IC1PSC_1)    
#define TIM_ICPSC_DIV8       (TIM_CCMR1_IC1PSC)

ICFilter

输入捕获滤波器，可以定义采样频率和多少个连续事件才视为有效的触发，参数范围0到15。具体定义如下，其中f_{CK_INT}表示定时器时钟，f_DTS表示死区时间采样率，N表示这么多个事件代表一次有效边沿。

0000：无滤波器，按 fDTS 频率进行采样
0001： fSAMPLING=fCK_INT， N=2
0010： fSAMPLING=fCK_INT， N=4
0011： fSAMPLING=fCK_INT， N=8
0100： fSAMPLING=fDTS/2， N=6
0101： fSAMPLING=fDTS/2， N=8
0110： fSAMPLING=fDTS/4， N=6
0111： fSAMPLING=fDTS/4， N=8
1000： fSAMPLING=fDTS/8， N=6
1001： fSAMPLING=fDTS/8， N=8
1010： fSAMPLING=fDTS/16， N=5
1011： fSAMPLING=fDTS/16， N=6
1100： fSAMPLING=fDTS/16， N=8
1101： fSAMPLING=fDTS/32， N=5
1110： fSAMPLING=fDTS/32， N=6

25.3.5 定时器的底层配置（GPIO，时钟，中断等）

HAL库有个自己的底层初始化回调函数，比如调用函数HAL_TIM_Base_Init就会调用HAL_TIM_Base_MspInit，此函数是弱定义的。

__weak void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(htim);
  /* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_TIM_Base_MspDeInit could be implemented in the user file
   */
}

用户可以在其它的C文件重定向，并将相对的底层初始化在里面实现。对应的底层复位函数HAL_TIM_Base_DeInit是在函数HAL_TIM_Base_MspDeInit里面被调用的，也是弱定义的。

当然，用户也可以自己初始化，不限制必须在两个函数里面实现。

定时器外设的基本参数配置完毕后还不能使用，还需要配置GPIO、时钟、中断等参数，比如下面配置TIM1使用PA8做PWM输出。

void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;

  /* 使能TIM1时钟 */
  __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE ();

  /* 使能GPIOA时钟 */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE ();

  /* 设置TIM1使用PA8做PWM输出引脚，将其配置为输出，推挽，复用模式 */
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}

总结下来就是以下几点：

配置TIM时钟。
配置TIM所用到引脚和对应的GPIO时钟。
如果用到定时器中断，还需要通过NVIC配置中断。
如果用到DMA，还要配置DMA。

25.3.6 定时器的状态标志清除问题

下面我们介绍__HAL_TIM_GET_FLAG函数。这个函数用来检查定时器标志位是否被设置。

/** @brief  Check whether the specified TIM interrupt flag is set or not.
  * @param  __HANDLE__: specifies the TIM Handle.
  * @param  __FLAG__: specifies the TIM interrupt flag to check.
  *        This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_FLAG_UPDATE: Update interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC1: Capture/Compare 1 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC2: Capture/Compare 2 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC3: Capture/Compare 3 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC4: Capture/Compare 4 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC5: Compare 5 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC6: Compare 6 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_COM:  Commutation interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_TRIGGER: Trigger interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_BREAK: Break interrupt flag   
  *            @arg TIM_FLAG_BREAK2: Break 2 interrupt flag                     
  *            @arg TIM_FLAG_SYSTEM_BREAK: System Break interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC1OF: Capture/Compare 1 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC2OF: Capture/Compare 2 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC3OF: Capture/Compare 3 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC4OF: Capture/Compare 4 overcapture flag
  * @retval The new state of __FLAG__ (TRUE or FALSE).
  */
#define __HAL_TIM_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__)   (((__HANDLE__)->Instance->SR &(__FLAG__)) == (__FLAG__))

前5个是比较常用的中断标志。

TIM_FLAG_UPDATE

定时器更新标准，配置一个周期性的定时器中断要用到。

TIM_FLAG_CC1

TIM_FLAG_CC2

TIM_FLAG_CC3

TIM_FLAG_CC4

捕获/比较标志，配置了捕获/比较中断要用到。

与标志获取函数__HAL_TIM_GET_FLAG对应的清除函数是__HAL_TIM_CLEAR_FLAG：

/** @brief  Clear the specified TIM interrupt flag.
  * @param  __HANDLE__: specifies the TIM Handle.
  * @param  __FLAG__: specifies the TIM interrupt flag to clear.
  *        This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_FLAG_UPDATE: Update interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC1: Capture/Compare 1 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC2: Capture/Compare 2 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC3: Capture/Compare 3 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC4: Capture/Compare 4 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC5: Compare 5 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC6: Compare 6 interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_COM:  Commutation interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_TRIGGER: Trigger interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_BREAK: Break interrupt flag   
  *            @arg TIM_FLAG_BREAK2: Break 2 interrupt flag                     
  *            @arg TIM_FLAG_SYSTEM_BREAK: System Break interrupt flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC1OF: Capture/Compare 1 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC2OF: Capture/Compare 2 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC3OF: Capture/Compare 3 overcapture flag
  *            @arg TIM_FLAG_CC4OF: Capture/Compare 4 overcapture flag
  * @retval The new state of __FLAG__ (TRUE or FALSE).
  */
#define __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__)       ((__HANDLE__)->Instance->SR = ~(__FLAG__))

清除标志函数所支持的参数跟获取函数是一一对应的。除了这两个函数，还是定时器的中断开启和中断关闭函数用的也比较多。

/** @brief  Enable the specified TIM interrupt.
* @param  __HANDLE__: specifies the TIM Handle.
* @param  __INTERRUPT__: specifies the TIM interrupt source to enable.
*          This parameter can be one of the following values:
*            @arg TIM_IT_UPDATE: Update interrupt
*            @arg TIM_IT_CC1:   Capture/Compare 1 interrupt
*            @arg TIM_IT_CC2:  Capture/Compare 2 interrupt
*            @arg TIM_IT_CC3:  Capture/Compare 3 interrupt
*            @arg TIM_IT_CC4:  Capture/Compare 4 interrupt
*            @arg TIM_IT_COM:   Commutation interrupt
*            @arg TIM_IT_TRIGGER: Trigger interrupt
*            @arg TIM_IT_BREAK: Break interrupt
* @retval None
*/
#define __HAL_TIM_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__)  ((__HANDLE__)->Instance->DIER |= (__INTERRUPT__))

  /** @brief  Disable the specified TIM interrupt.
  * @param  __HANDLE__: specifies the TIM Handle.
  * @param  __INTERRUPT__: specifies the TIM interrupt source to disable.
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_IT_UPDATE: Update interrupt
  *            @arg TIM_IT_CC1:   Capture/Compare 1 interrupt
  *            @arg TIM_IT_CC2:  Capture/Compare 2 interrupt
  *            @arg TIM_IT_CC3:  Capture/Compare 3 interrupt
  *            @arg TIM_IT_CC4:  Capture/Compare 4 interrupt
  *            @arg TIM_IT_COM:   Commutation interrupt
  *            @arg TIM_IT_TRIGGER: Trigger interrupt
  *            @arg TIM_IT_BREAK: Break interrupt
  * @retval None
  */
#define __HAL_TIM_DISABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__)   ((__HANDLE__)->Instance->DIER &= ~(__INTERRUPT__))

常用的也是前五个参数，1个定时器更新中断以及4个CC中断。

注意：操作定时器的寄存器不限制必须要用HAL库提供的API，比如要操作寄存器CR1，直接调用TIM1->CR1操作即可。

25.3.7 定时器初始化流程总结

使用方法由HAL库提供：

第1步：通过下面几个函数配置定时器工作在相应的模式

HAL_TIM_Base_Init

简单的定时器时基础功能

HAL_TIM_OC_Init 和 HAL_TIM_OC_ConfigChannel

配置定时器产生输出比较信号

HAL_TIM_PWM_Init 和 HAL_TIM_PWM_ConfigChannel

配置定时器产生PWM信号

HAL_TIM_IC_Init 和 HAL_TIM_IC_ConfigChannel

配置定时器测量外部信号

HAL_TIM_OnePulse_Init 和 HAL_TIM_OnePulse_ConfigChannel

配置定时器工作在单脉冲模式

HAL_TIM_Encoder_Init

配置定时器使用编码器接口

第2步：定时器几个常用功能的底层初始化API，这个里面需要用户自己填第1步里面的几个函数会调用下面的API。

定时器基本功能 : HAL_TIM_Base_MspInit()
输入捕获 : HAL_TIM_IC_MspInit()
输出比较 : HAL_TIM_OC_MspInit()
PWM输出 : HAL_TIM_PWM_MspInit()
单脉冲输出模式: HAL_TIM_OnePulse_MspInit()
编码器模式 : HAL_TIM_Encoder_MspInit()

第3步：底层初始化具体实现第2步中函数的具体实现。

使用函数__HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE()使能定时器时钟。
使用函数__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()使能定时器使用到的引脚时钟。
使用函数HAL_GPIO_Init()配置GPIO的复用功能。
如果使能了定时器中断，调用函数HAL_NVIC_SetPriority和HAL_NVIC_EnableIRQ配置。
如果使能了DMA，还需要做DMA的配置。
定时器默认使用APB时钟，如果使用外部时钟，调用函数HAL_TIM_ConfigClockSource可以配置。

第4步：启动定时器外设

定时器基础功能:

HAL_TIM_Base_Start()

HAL_TIM_Base_Start_DMA()

HAL_TIM_Base_Start_IT()

输入捕获 :

HAL_TIM_IC_Start()

HAL_TIM_IC_Start_DMA()

HAL_TIM_IC_Start_IT()

输出比较 :

HAL_TIM_OC_Start()

HAL_TIM_OC_Start_DMA()

HAL_TIM_OC_Start_IT()

PWM输出：

HAL_TIM_PWM_Start()

HAL_TIM_PWM_Start_DMA()

HAL_TIM_PWM_Start_IT()

单脉冲模式：

HAL_TIM_OnePulse_Start()

HAL_TIM_OnePulse_Start_IT().

编码器模式：

HAL_TIM_Encoder_Start()

HAL_TIM_Encoder_Start_DMA()

HAL_TIM_Encoder_Start_IT().

第5步：定时器的DMA突发使用下面两个函数

HAL_TIM_DMABurst_WriteStart()
HAL_TIM_DMABurst_ReadStart()

定时器常用的功能，通过上面这几步即可实现。

25.4 源文件stm32f4xx_hal_tim.c

此文件涉及到的函数非常多，这里把几个常用的函数做个说明：

HAL_TIM_Base_Init
HAL_TIM_Base_Start
HAL_TIM_PWM_Init
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel
HAL_TIM_PWM_Start
HAL_TIM_IC_Init
HAL_TIM_IC_ConfigChannel
HAL_TIM_IC_Start_IT
HAL_TIM_OC_Init
HAL_TIM_OC_ConfigChannel
HAL_TIM_OC_Start

25.4.1 函数HAL_TIM_Base_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* 检测是否是有效句柄 */
  if (htim == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
  assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
  assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));

  if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
  {
    /* 默认取消锁 */
    htim->Lock = HAL_UNLOCKED;

    /* 使用注册回调，这样每个定时器可以有独立的回调，无需多个定时器共用 */
#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    /* 复位中断回调为兼容的弱回调 */
    TIM_ResetCallback(htim);

    if (htim->Base_MspInitCallback == NULL)
    {
      htim->Base_MspInitCallback = HAL_TIM_Base_MspInit;
    }
    /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    htim->Base_MspInitCallback(htim);
#else
    /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    HAL_TIM_Base_MspInit(htim);
#endif /* USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS */
  }

  /* 设置定时器状态忙 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* 定时器基础配置 */
  TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);

  /* 设置定时器就绪 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化定时器基础配置。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

从中心对齐计数器模式切换到递增/递减计数器模式需要重置计时器以避免意外的计数方向，因为在中心对齐模式下DIR位为只读。解决办法，在HAL_TIM_Base_Init之前调用HAL_TIM_Base_DeInit。
函数HAL_TIM_Base_MspInit用于初始化定时器的底层时钟、引脚等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能，由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参htim的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量TIM_HandleTypeDef TimHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个 HAL_TIM_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三：

方法1：用户自己初始定时器和涉及到的GPIO等。

方法2：定义TIM_HandleTypeDef TimHandle为全局变量。

方法3：下面的方法

if(HAL_TIM_Base_DeInit(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

使用举例：

TIM_HandleTypeDef   TimHandle = {0};

/* 
    定时器中断更新周期 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）
*/
TimHandle.Instance = TIMx;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;    
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.4.2 函数HAL_TIM_Base_Start

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Start(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  
  /* 设置定时器状态 */
  htim->State= HAL_TIM_STATE_BUSY;
  
  /* 使能定时器 */
  __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  
  /* 设置定时器状态 */
  htim->State= HAL_TIM_STATE_READY;
  
  /* 返回HAL_OK */
  return HAL_OK;
uint32_t tmpsmcr;

/* 检测参数状态 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));

  /* 设置定时器状态忙 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* 使能外设，除了触发模式，这个模式会自动使能 */
  tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
  if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
  {
    __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  }

  /* 设置定时器就绪 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  /* 返回函数状态 */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数比较简单，调用函数HAL_TIM_Base_Init配置了基础功能后，启动定时器。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量。
返回值，固定返回HAL_OK，表示初始化成功。

使用举例：

TIM_HandleTypeDef   TimHandle = {0};

/* 
    定时器中断更新周期 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）
*/
TimHandle.Instance = TIMx;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;    
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

/* 启动定时器 */
if (HAL_TIM_Base_Start(&TimHandle) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.4.3 函数HAL_TIM_PWM_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* 检查句柄是否有效 */
  if (htim == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
  assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
  assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));

  if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
  {
    /* 默认取消锁 */
    htim->Lock = HAL_UNLOCKED;
/* 使用注册回调，这样每个定时器可以有独立的回调，无需多个定时器共用 */
#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    /* 复位中断回调为兼容的弱回调 */
    TIM_ResetCallback(htim);

    if (htim->PWM_MspInitCallback == NULL)
    {
      htim->PWM_MspInitCallback = HAL_TIM_PWM_MspInit;
    }
    /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    htim->PWM_MspInitCallback(htim);
#else
    /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    HAL_TIM_PWM_MspInit(htim);
#endif 
  }

  /* 设置定时器状态 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* Init the base time for the PWM */
  TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);

  /* Initialize the TIM state*/
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化定时为PWM方式。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

函数HAL_TIM_PWM_MspInit用于初始化定时器的底层时钟、引脚等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能，由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参htim的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量TIM_HandleTypeDef TimHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个 HAL_TIM_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三：

方法1：用户自己初始定时器和涉及到的GPIO等。

方法2：定义TIM_HandleTypeDef TimHandle为全局变量。

方法3：下面的方法

if(HAL_TIM_PWM_DeInit(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

使用举例：

TIM_HandleTypeDef  TimHandle = {0};

/*  PWM频率 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）*/
TimHandle.Instance = TIM1;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = 0;
if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.4.4 函数HAL_TIM_PWM_ConfigChannel

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim,
                                            TIM_OC_InitTypeDef *sConfig,
                                            uint32_t Channel)
{
  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_CHANNELS(Channel));
  assert_param(IS_TIM_PWM_MODE(sConfig->OCMode));
  assert_param(IS_TIM_OC_POLARITY(sConfig->OCPolarity));
  assert_param(IS_TIM_FAST_STATE(sConfig->OCFastMode));

  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(htim);

  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  switch (Channel)
  {
    case TIM_CHANNEL_1:
    {
      /* 检测参数 */
      assert_param(IS_TIM_CC1_INSTANCE(htim->Instance));

      /* 配置通道1为PWM模式 */
      TIM_OC1_SetConfig(htim->Instance, sConfig);

      /* 使能重载bit */
      htim->Instance->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1PE;

      /* 配置快速输出模式 */
      htim->Instance->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC1FE;
      htim->Instance->CCMR1 |= sConfig->OCFastMode;
      break;
    }

    case TIM_CHANNEL_2:
    {
  
    }

    case TIM_CHANNEL_3:
    {
   
    }

    case TIM_CHANNEL_4:
    {
    }

    default:
      break;
  }

  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  __HAL_UNLOCK(htim);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于配置定时器的PWM通道。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于定时器基本参数配置。
第2个参数是TIM_OC_InitTypeDef类型结构体指定变量，用于定时器输出比较参数配置。
第3个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

TIM_HandleTypeDef  TimHandle = {0};

/*  PWM频率 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）*/
TimHandle.Instance = TIM1;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = 0;
if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

/* 配置定时器PWM输出通道 */
sConfig.OCMode       = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfig.OCPolarity   = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCFastMode   = TIM_OCFAST_DISABLE;
sConfig.OCNPolarity  = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
sConfig.OCIdleState  = TIM_OCIDLESTATE_RESET;

/* 占空比 */
sConfig.Pulse = pulse;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.4.5 函数HAL_TIM_PWM_Start

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
{
  uint32_t tmpsmcr;

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_CCX_INSTANCE(htim->Instance, Channel));

  /* 使能捕获比较通道 */
  TIM_CCxChannelCmd(htim->Instance, Channel, TIM_CCx_ENABLE);

  if (IS_TIM_BREAK_INSTANCE(htim->Instance) != RESET)
  {
    /* 使能主输出 */
    __HAL_TIM_MOE_ENABLE(htim);
  }

  /* 触发模式会自动使能 */
  tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
  if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
  {
    __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  }

  /* 返回OK */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动PWM。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
第2个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

TIM_HandleTypeDef  TimHandle = {0};

/*  PWM频率 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）*/
TimHandle.Instance = TIM1;
TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;
TimHandle.Init.Period            = usPeriod;
TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;
TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0;
TimHandle.Init.AutoReloadPreload = 0;
if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

/* 配置定时器PWM输出通道 */
sConfig.OCMode       = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfig.OCPolarity   = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCFastMode   = TIM_OCFAST_DISABLE;
sConfig.OCNPolarity  = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
sConfig.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
sConfig.OCIdleState  = TIM_OCIDLESTATE_RESET;

/* 占空比 */
sConfig.Pulse = pulse;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

/* 启动PWM输出 */
if (HAL_TIM_PWM_Start(&TimHandle, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

25.4.6 函数HAL_TIM_IC_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* 检测句柄是否有效 */
  if (htim == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
  assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
  assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));

  if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
  {
    /* 默认取消锁 */
    htim->Lock = HAL_UNLOCKED;

/* 使用注册回调，这样每个定时器可以有独立的回调，无需多个定时器共用 */
#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    /* 复位中断回调为兼容的弱回调 */
    TIM_ResetCallback(htim);

    if (htim->IC_MspInitCallback == NULL)
    {
      htim->IC_MspInitCallback = HAL_TIM_IC_MspInit;
    }
/* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    htim->IC_MspInitCallback(htim);
#else
    /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    HAL_TIM_IC_MspInit(htim);
#endif 
  }

  /* 设置定时忙Set the TIM state */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* 设置定时器输入捕获 */
  TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);

  /* 设置定时就绪 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于定时器输入捕获初始化。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

函数HAL_TIM_IC_MspInit用于初始化定时器的底层时钟、引脚等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能，由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参htim的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量TIM_HandleTypeDef TimHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个HAL_TIM_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三：

方法1：用户自己初始定时器和涉及到的GPIO等。

方法2：定义TIM_HandleTypeDef TimHandle为全局变量。

方法3；下面的方法

if(HAL_TIM_IC_DeInit(&UartHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_TIM_IC_Init(&UartHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

25.4.7 函数HAL_TIM_IC_ConfigChannel

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_IC_InitTypeDef *sConfig, uint32_t Channel)
{
  /* 检测参数Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_CC1_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_IC_POLARITY(sConfig->ICPolarity));
  assert_param(IS_TIM_IC_SELECTION(sConfig->ICSelection));
  assert_param(IS_TIM_IC_PRESCALER(sConfig->ICPrescaler));
  assert_param(IS_TIM_IC_FILTER(sConfig->ICFilter));

  /* 上锁 Process Locked */
  __HAL_LOCK(htim);

  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  if (Channel == TIM_CHANNEL_1)
  {
    /* TI1配置 */
    TIM_TI1_SetConfig(htim->Instance,
                      sConfig->ICPolarity,
                      sConfig->ICSelection,
                      sConfig->ICFilter);

    /* 复位IC1PSC*/
    htim->Instance->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_IC1PSC;

    /* 设置IC1PSC分频值 */
    htim->Instance->CCMR1 |= sConfig->ICPrescaler;
  }
  else if (Channel == TIM_CHANNEL_2)
  {
    /* 省略 */
  }
  else if (Channel == TIM_CHANNEL_3)
  {
    /* 省略 */
  }
  else
  {
  

  }

  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  __HAL_UNLOCK(htim);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于配置定时器的输入捕获通道。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于定时器基本参数配置
第2个参数是TIM_IC_InitTypeDef类型结构体指定变量，用于定时器输出比较参数配置。
第3个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

25.4.8 函数HAL_TIM_IC_Start_IT

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start_IT (TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
{
  /* 检查参数 */
  assert_param(IS_TIM_CCX_INSTANCE(htim->Instance, Channel));
  
  switch (Channel)
  {
    case TIM_CHANNEL_1:
    {       
      /* 使能CC1（Capture/Compare 1）中断 */
      __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_CC1);
    }
    break;
    
    case TIM_CHANNEL_2:
    {
   /* 省略 */
    }
    break;
    
    case TIM_CHANNEL_3:
    {
  /* 省略 */
    }
    break;
    
    case TIM_CHANNEL_4:
    {
  /* 省略 */
    }
    break;
    
    default:
    break;
  }  
  /* 使能输入捕获通道 */
  TIM_CCxChannelCmd(htim->Instance, Channel, TIM_CCx_ENABLE);
    
  /* 使能定时器 */
  __HAL_TIM_ENABLE(htim);  

  /* 返回状态 */
  return HAL_OK;  
}
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
{
  uint32_t tmpsmcr;

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_CCX_INSTANCE(htim->Instance, Channel));

  switch (Channel)
  {
    case TIM_CHANNEL_1:
    {
      /* 使能捕获比较通道1 */
      __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_CC1);
      break;
    }

    case TIM_CHANNEL_2:
    {
      /* 使能捕获比较通道2 */
      __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_CC2);
      break;
    }

    case TIM_CHANNEL_3:
    {
      /* 使能捕获比较通道3 */
      __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_CC3);
      break;
    }

    case TIM_CHANNEL_4:
    {
      /* 使能捕获比较通道4 */
      __HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_CC4);
      break;
    }

    default:
      break;
  }
  /* 使能输入捕获通道 */
  TIM_CCxChannelCmd(htim->Instance, Channel, TIM_CCx_ENABLE);

  /* 触发模式已经自动使能 */
  tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
  if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
  {
    __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  }

  /* 返回函数状态 */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动定时器输入捕获模式，采用定时器方式。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
第2个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

25.4.9 函数HAL_TIM_OC_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* 检测句柄是否有效 */
  if (htim == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
  assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
  assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
  assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));

  if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
  {
     /* 默认取消锁 */
    htim->Lock = HAL_UNLOCKED;

/* 使用注册回调，这样每个定时器可以有独立的回调，无需多个定时器共用 */
#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
     /* 复位中断回调为兼容的弱回调 *
    TIM_ResetCallback(htim);

    if (htim->OC_MspInitCallback == NULL)
    {
      htim->OC_MspInitCallback = HAL_TIM_OC_MspInit;
    }
     /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    htim->OC_MspInitCallback(htim);
#else
     /* 初始化底层硬件 : GPIO, CLOCK, NVIC */
    HAL_TIM_OC_MspInit(htim);
#endif /* USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS */
  }

  /* 设置定时忙 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  /* 设置输出比较 */
  TIM_Base_SetConfig(htim->Instance,  &htim->Init);

  /* 设置定时器就绪 */
  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于定时器输入捕获初始化。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

函数HAL_TIM_OC_MspInit用于初始化定时器的底层时钟、引脚等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能，由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参htim的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量TIM_HandleTypeDef TimHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个HAL_TIM_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三：

方法1：用户自己初始定时器和涉及到的GPIO等。

方法2：定义TIM_HandleTypeDef TimHandle为全局变量。

方法3；下面的方法

if(HAL_TIM_OC_DeInit(&UartHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_TIM_OC_Init(&UartHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

25.4.10 函数HAL_TIM_OC_ConfigChannel

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim,
                                           TIM_OC_InitTypeDef *sConfig,
                                           uint32_t Channel)
{
  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_TIM_CHANNELS(Channel));
  assert_param(IS_TIM_OC_MODE(sConfig->OCMode));
  assert_param(IS_TIM_OC_POLARITY(sConfig->OCPolarity));

  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(htim);

  htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;

  switch (Channel)
  {
    case TIM_CHANNEL_1:
    {
      /* 检测参数 */
      assert_param(IS_TIM_CC1_INSTANCE(htim->Instance));

      /* 配置通道1的输出比较 */
      TIM_OC1_SetConfig(htim->Instance, sConfig);
      break;
    }

    case TIM_CHANNEL_2:
    {
    
    }

    case TIM_CHANNEL_3:
    {
    
    }

    case TIM_CHANNEL_4:
    {
    
    }

    default:
      break;
  }

  htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;

  __HAL_UNLOCK(htim);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化串口的基础特性和高级特性。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于定时器基本参数配置。
第2个参数是TIM_OC_InitTypeDef类型结构体指定变量，用于定时器输出比较参数配置。
第3个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

TIM_CHANNEL_5

TIM_CHANNEL_6

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

25.4.11 函数HAL_TIM_OC_Start

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
{
  uint32_t tmpsmcr;

  /* 检测参数 Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_CCX_INSTANCE(htim->Instance, Channel));

  /* 使能输出比较通道 */
  TIM_CCxChannelCmd(htim->Instance, Channel, TIM_CCx_ENABLE);

  if (IS_TIM_BREAK_INSTANCE(htim->Instance) != RESET)
  {
    /* 使能主输出 */
    __HAL_TIM_MOE_ENABLE(htim);
  }

  /* 触摸模式会自动使能 */
  tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
  if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
  {
    __HAL_TIM_ENABLE(htim);
  }

  /* 返回OK */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动定时器输出比较模式。

函数参数：

第1个参数是TIM_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
第2个参数是通道设置，支持以下参数：

TIM_CHANNEL_1

TIM_CHANNEL_2

TIM_CHANNEL_3

TIM_CHANNEL_4

返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

25.5 总结

本章节就为大家讲解这么多，建议大家将定时器的驱动源码结合参考手册中的寄存器通读一遍，对于我们后面章节的学习大有裨益。

秒客网

【STM32F407开发板用户手册】第25章 STM32F407的TIM定时器基础知识和HAL库API

第25章 STM32F407的TIM定时器基础知识和HAL库API

25.1 初学者重要提示

25.2 定时器基础知识

25.2.1 定时器TIM1-TIM14的区别

25.2.2 定时器的硬件框图

25.2.3 定时器的时基单元

25.2.4 定时器输出比较（PWM）

25.2.5 定时器输入捕获

25.3 定时器的HAL库用法

25.3.1 定时器寄存器结构体TIM_TypeDef

25.3.2 定时器句柄结构体TIM_HandleTypeDef

25.3.3 定时器输出比较结构体TIM_OC_InitTypeDef

25.3.4 定时器输入捕获结构体TIM_IC_InitTypeDef

25.3.5 定时器的底层配置（GPIO，时钟，中断等）

25.3.6 定时器的状态标志清除问题

25.3.7 定时器初始化流程总结

25.4 源文件stm32f4xx_hal_tim.c

25.4.1 函数HAL_TIM_Base_Init

25.4.2 函数HAL_TIM_Base_Start

25.4.3 函数HAL_TIM_PWM_Init

25.4.4 函数HAL_TIM_PWM_ConfigChannel

25.4.5 函数HAL_TIM_PWM_Start

25.4.6 函数HAL_TIM_IC_Init

25.4.7 函数HAL_TIM_IC_ConfigChannel

25.4.8 函数HAL_TIM_IC_Start_IT

25.4.9 函数HAL_TIM_OC_Init

25.4.10 函数HAL_TIM_OC_ConfigChannel

25.4.11 函数HAL_TIM_OC_Start

25.5 总结

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