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Keil5实战：STM32定时器配置从零到点亮LED

你有没有遇到过这种情况？写了个delay_ms(500)函数，结果主循环卡住、响应迟钝，一旦加个串口通信或者按键检测就乱套了。别急，这正是我们该把硬件定时器请出来的时候了。

在STM32开发中，真正让系统“聪明起来”的，不是主循环跑得多快，而是如何用好像定时器（Timer）这样的外设，在后台默默干活，不打扰CPU处理其他任务。今天我们就以最常用的Keil5 + STM32F1系列为例，手把手带你从工程创建开始，一步步配置一个能每500ms翻转一次LED的定时器中断——不靠延时函数，完全由硬件驱动。

为什么非要用定时器？软件延时真的不行吗？

先说结论：软件延时只适合调试，不能用于正式项目。

比如这段代码：

while (1) { HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO, LED_PIN, GPIO_PIN_SET); delay_ms(500); // CPU在这里空转！啥也不能干！ HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET); delay_ms(500); }

表面上看灯是闪了，但在这1秒里，你的单片机就像被按了暂停键。如果此时来个串口数据、按键按下或ADC采样，全都得错过。

而使用硬件定时器+中断的方式，则完全不同：

• 定时器自己计数，不需要CPU干预
• 时间到了自动触发中断，通知CPU“该干活了”
• 主程序可以继续执行其他逻辑，真正做到“多任务并行”

这才是嵌入式系统的正确打开方式。

Keil5环境准备：别跳过这些关键步骤

虽然现在很多人转向STM32CubeIDE，但Keil5（MDK-ARM）在工业界依然广泛使用，尤其对稳定性要求高的项目。它的编译效率和调试体验依旧一流。

第一步：安装必要的组件

打开Keil uVision5后，确保你已完成以下操作：

1. 安装ARM Compiler 5/6
2. 打开Pack Installer→ 搜索并安装：
   -Keil.STM32F1xx_DFP（设备支持包）
   - 若使用HAL库，建议也安装Keil.TFMv8-M_BSP_For_STM32L5xx等基础运行时库

⚠️ 提示：DFP包会自动为你添加启动文件、系统初始化代码和寄存器定义，省去手动查找芯片型号的麻烦。

第二步：创建工程模板

新建工程时选择你的具体型号，例如STM32F103C8T6（最常见的“蓝丸”板）。Keil会自动生成如下结构：

Project/ ├── Startup/ ← 启动汇编文件 startup_stm32f103xb.s ├── Source/ ← main.c, system_stm32f1xx.c ├── Include/ ← 头文件目录 └── Output/ ← 编译输出 hex/bin 文件

接着通过RTE（Run-Time Environment）管理器添加HAL库支持：

• 右侧点击Manage Run-Time Environment
• 勾选Device > StdPeriph Drivers > CMSIS和Device > HAL Drivers > TIM

这样Keil就会自动包含所需的头文件和源码，无需手动复制。

STM32定时器到底怎么工作？一文讲透核心机制

STM32的定时器远不止“倒计时”那么简单。它本质上是一个可编程的计数器模块，挂载在APB总线上，配合预分频器和重装载值，实现精确的时间基准。

先搞清楚几个关键概念

举个例子：

假设你有一个72MHz的时钟源：
- 设置PSC = 7199→ 分频后得到 72MHz / (7199+1) =10kHz，即每个tick为0.1ms
- 再设置ARR = 4999→ 溢出周期为 (4999+1) × 0.1ms =500ms

于是，每隔500ms，定时器就会发出一个“我完成了！”的信号——也就是更新中断。

📌 注意：对于STM32F1系列，APB1上的定时器（如TIM2-TIM5）虽然接在36MHz总线，但由于RCC模块内部自动×2，实际输入时钟为72MHz！

这个细节如果不注意，定时就会严重不准。

动手实战：用HAL库配置TIM3实现500ms中断翻转LED

我们现在要做的就是：利用TIM3定时器，每500ms进入一次中断，翻转PA6引脚上的LED状态。

整个流程分为四步：
1. 初始化GPIO（PA6推挽输出）
2. 配置TIM3基本参数
3. 启动定时器中断
4. 编写回调函数处理业务逻辑

完整代码实现（已优化注释）

#include "main.h" #include "stm32f1xx_hal.h" TIM_HandleTypeDef htim3; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_TIM3_Init(void); int main(void) { HAL_Init(); // 初始化HAL库 SystemClock_Config(); // 系统时钟设为72MHz MX_GPIO_Init(); // 初始化LED引脚 MX_TIM3_Init(); // 初始化定时器 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 启动定时器中断模式 while (1) { // 主循环空闲，所有定时操作交给中断完成 } } /** * @brief TIM3 初始化函数 */ static void MX_TIM3_Init(void) { __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE(); // 使能TIM3时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // PA6用于LED输出 htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 7199; // 输入72MHz → 10kHz (0.1ms/tick) htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 4999; // 5000 ticks = 500ms htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; if (HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 配置NVIC中断优先级 HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn, 0, 1); // 抢占优先级0，子优先级1 HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn); // 开启中断通道 } /** * @brief 定时器更新中断回调函数 * 当CNT达到ARR时自动调用 */ void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM3) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_6); // 翻转LED状态 } } /** * @brief TIM3 中断服务函数 * 必须保留，否则无法进入HAL处理流程 */ void TIM3_IRQHandler(void) { HAL_TIM_IRQHandler(&htim3); // 调用HAL标准中断处理 } /** * @brief GPIO初始化：PA6为输出 */ static void MX_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 低速即可 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); } /* 其他系统函数（SystemClock_Config等）略 */

关键点解析：那些文档不会明说的“坑”

上面代码看似简单，但在实际调试中常有人踩坑。下面这几个问题你一定要记住：

❗ 1. 忘记写TIMx_IRQHandler()函数

即使你在HAL中注册了中断，也必须在startup_stm32f103xb.s对应的位置找到中断向量，并确保你在main.c或stm32f1xx_it.c中实现了该函数：

extern void TIM3_IRQHandler(void);

否则中断永远不会触发！

❗ 2. 没调用HAL_TIM_IRQHandler()

仅仅进入中断还不够，你还得让HAL库知道“发生了什么事”。这一句必不可少：

HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);

它负责清除标志位、判断中断类型，并最终调用你的HAL_TIM_PeriodElapsedCallback回调函数。

❗ 3. 修改ARR/PSC后没重启定时器

如果你动态调整了定时周期（比如想改成1s），记得重新启动：

__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, 9999); // 改为10000 ticks HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 必须重新启动才能生效！

否则新设置不会起效。

不止于闪烁LED：定时器还能做什么？

一旦掌握了定时器中断的基本套路，你会发现它可以轻松支撑更多复杂功能：

✅ 呼吸灯：PWM + 定时器联合控制

你想让LED慢慢变亮再变暗？可以用TIM3生成PWM波形，同时用另一个定时器（如TIM2）每隔10ms更新一次占空比：

uint16_t pwm_val = 0; uint8_t dir = 1; void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM2) // 10ms定时 { if (dir) pwm_val += 5; else pwm_val -= 5; if (pwm_val >= 100) dir = 0; if (pwm_val == 0) dir = 1; __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pwm_val); } }

✅ 数据采集：定时触发ADC转换

不想让ADC一直跑？用定时器定期“拍一下”ADC启动引脚：

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 每100ms触发一次 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM3) { HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10); uint32_t value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 处理数据... } }

✅ 多任务调度雏形：替代裸机中的状态机

很多初学者喜欢用全局变量+标志位做多任务轮询，其实完全可以交给定时器统一调度：

volatile uint8_t flag_led = 0; volatile uint8_t flag_uart = 0; // 在定时器中断中设置标志 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { static uint32_t tick = 0; if (++tick % 5 == 0) flag_led = 1; // 每500ms置位 if (++tick % 10 == 0) flag_uart = 1; // 每1s置位 } // 主循环中检查标志 while (1) { if (flag_led) { toggle_led(); flag_led = 0; } if (flag_uart) { send_data(); flag_uart = 0; } }

这已经有点RTOS时间片调度的味道了。

调试技巧：如何确认定时器真的在跑？

Keil5提供了强大的外设可视化工具，善用它们能极大提升调试效率。

方法一：使用“Peripherals > TIM3”窗口

进入调试模式后，菜单栏选择：

Peripherals → Timer → TIM3

你可以实时看到：
- CNT 当前值是否递增
- PSC 和 ARR 是否符合预期
- UIF 更新中断标志是否被正确置位和清除

如果CNT不动，说明时钟没开；如果UIF一直挂着，说明中断没清，可能是漏了HAL_TIM_IRQHandler()。

方法二：用逻辑分析仪抓PA6波形

将PA6接到示波器或低成本逻辑分析仪（如Saleae克隆版），你应该能看到精准的方波：

• 高电平持续500ms
• 低电平持续500ms
• 周期稳定无抖动

如果有偏差，回头检查PSC计算是否正确。

写在最后：从定时器出发，走向更广阔的嵌入式世界

你看，一个小小的定时器，背后牵扯出时钟树、中断机制、HAL库封装、NVIC优先级、调试方法等一系列知识点。但它带来的价值也是巨大的：

✅ 解放CPU
✅ 提高系统实时性
✅ 构建多任务基础
✅ 支撑高级应用（PWM、编码器、电机控制）

当你熟练掌握这种“后台定时 + 中断响应”的编程范式，你就离写出稳定可靠的工业级代码不远了。

未来如果你想深入学习：
- 使用FreeRTOS的vTaskDelay()替代裸机定时？
- 尝试LPTIM在Stop模式下维持低功耗定时？
- 探索高级定时器TIM1实现互补PWM与死区控制？

这些，都建立在你现在理解的这个“500ms翻转LED”的基础上。

所以别小看它——这是你迈向专业嵌入式工程师的第一步。

如果你在Keil5中配置定时器时遇到了奇怪的问题，欢迎在评论区留言。我们一起排查，把每一个“本该正常”的功能，变成真正稳定的现实。