ZZZ-10-定时器中断

如果说 GPIO 是单片机的“手脚”，中断是“神经反射”，那么定时器（Timer）就是单片机的“脉搏”。在 51 单片机里，配置定时器需要去算初值、写寄存器。而在 STM32 中，虽然寄存器更多，但有了 CubeIDE，我们只需要掌握一个核心公式就能实现极其精准的定时。

1. 形象比喻：定时器到底是怎么工作的

你可以把定时器想象成一个“自动数数的小学生”**：

时钟源（Clock Source）：老师敲黑板的速度（比如每秒敲 72,000,000 下）。
预分频器（PSC, Prescaler）：小学生觉得老师敲得太快了，数不过来，于是规定“老师敲 7200 下，我才记 1 个数”。
计数器（Counter）：小学生手里的小本子，每记满一个数就加 1。
自动重装载寄存器（ARR, Auto-Reload Register）：老师规定的“目标数”。比如数到 10000，就举手报告（触发中断），然后擦掉本子从 0 重新数。

核心公式（必须死记硬背，它是定时器的灵魂）

你想定多长时间，全靠这个公式：

$$定时时间 (秒) = \frac{(PSC + 1) \times (ARR + 1)}{定时器输入频率 (Hz)}$$

对于 STM32F103C8T6，如果你的时钟树配置为 72MHz：

如果你想要 1 秒（1Hz）触发一次中断：
- 我们将 预分频器 PSC 设为 7199（即 $7200 - 1$）。
- 我们将 自动重装载寄存器 ARR 设为 9999（即 $10000 - 1$）。
- 计算：$\frac{7200 \times 10000}{72,000,000} = 1\text{ 秒}$。

为什么都要 -1？因为计数器是从 0 开始数的。数 10 个数，实际上是 0 到 9。

3. STM32CubeIDE 配置步骤

我们以 TIM2（通用定时器）为例：

开启定时器：
- 在 .ioc 文件左侧找到 Timers -> TIM2。
- Combined Channels 不用管，将 Clock Source 设为 Internal Clock（内部时钟）。
设置参数：
- Prescaler (PSC): 输入 7199。
- Counter Period (ARR): 输入 9999。
- 其他默认即可（向上计数模式）。
开启中断 (NVIC)：
- 点击上方的 NVIC Settings 选项卡。
- 勾选 TIM2 global interrupt 后面的 Enabled。（不勾这个，定时器只会数数，不会通知 CPU）
生成代码：按 Ctrl + S。

4. 编写代码（开启与回调）

定时器配置完后，默认是关闭的，你需要手动在代码里给它“上发条”。

第一步：启动定时器中断

在 main.c 的 MX_GPIO_Init() 之后，while(1) 之前，加入这行代码：

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/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); // 以中断模式启动 TIM2
/* USER CODE END 2 */

第二步：编写回调函数

在 main.c 下方的 USER CODE BEGIN 4 区域，写下我们要执行的动作：

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/* USER CODE BEGIN 4 */
// 定时器溢出（时间到）时，会自动调用这个函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM2) // 确认是 TIM2 触发的
    {
        // 要执行的代码
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13); // 翻转 LED 灯
        
    }
}
/* USER CODE END 4 */

5. 定时中断 vs HAL_Delay()

特性	HAL_Delay()	定时器中断
原理	阻塞式（CPU 在死等，啥也干不了）	非阻塞式（CPU 平时干别的，时间到才去处理）
精度	较低（会被其他任务干扰）	极高（硬件自动计数，不受软件干扰）
用途	简单的、不重要的等待	精准采样、控制电机速度、多任务并行

6. 进阶：如果你想要 1 毫秒定一次时

输入频率 = 72,000,000 Hz
目标时间 = 0.001 s
设置：PSC = 71 ($72-1$)，ARR = 999 ($1000-1$)。
计算：$\frac{72 \times 1000}{72,000,000} = 0.001\text{ 秒}$。

常见避坑指南

忘记加 _IT：如果是调用 HAL_TIM_Base_Start()，定时器会跑，但不会进中断函数。必须用 HAL_TIM_Base_Start_IT()。
公式没减 1：虽然不减 1 也能跑，但时间会差那么一点点。在追求极致精准的工业控制中，这 1 个周期的误差很重要。
中断里代码太长：如果你的定时器是 1ms 触发一次，但你在中断函数里执行了需要 2ms 才能跑完的代码，系统就会彻底乱套。