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Keil uVision5 定时器配置实战指南：从点击到理解，彻底搞懂定时器怎么用

你有没有过这样的经历？在 Keil uVision5 里打开 STM32CubeMX，点了几下“TIM2”，设了个PSC=71、ARR=9999，然后生成代码、编译下载——灯开始闪了，串口也开始发数据了。看起来一切正常，但心里却空落落的：

“这到底发生了什么？为什么是 71？为什么加 1？中断是怎么触发的？回调函数又是谁调的？”

别担心，这不是你一个人的问题。大多数初学者对定时器的理解，都停留在“照着教程点按钮”的阶段。而真正决定你能否胜任复杂嵌入式开发的关键，就在于能不能把“操作”变成“掌控”。

今天我们就来彻底拆解这个过程：不讲套话，不堆术语，带你从零开始，一步步看清楚定时器背后的每一个齿轮是如何咬合运转的。全程基于 Keil uVision5 + STM32 的真实开发流程，适合所有正在查“keil uvision5使用教程”的朋友。

一、定时器不是魔法，它是 MCU 的“心跳引擎”

先问一个问题：你怎么让一个 LED 每 500ms 闪烁一次？

新手做法：

while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); HAL_Delay(500); // 等待500ms }

看似没问题，但只要你的系统要干别的事（比如读传感器、处理通信），就会发现：CPU 被卡死在 delay 里了！

这就是软件延时的致命缺陷——它靠“空转”来计时，浪费资源不说，还破坏系统的实时性。

而硬件定时器不同。它的本质很简单：

一个能自动数数的寄存器，接到时钟上，每来一个脉冲就+1，数到头就喊一声：“我满了！”

这一声“我满了”，就是更新事件（Update Event），可以用来触发中断、启动 DMA 或产生 PWM 波形。

STM32 上常见的定时器有三类：

我们最常用的是通用定时器，因为它灵活、够用、不烧脑。

二、定时器的核心公式：一切精度都来自这里

你要记住唯一重要的公式：

$$
\text{溢出时间} = \frac{(PSC + 1) \times (ARR + 1)}{时钟频率}
$$

别怕数学，我们来一步步解释：

• 时钟频率：假设你的 STM32 主频是 72MHz（APB1 总线）
• PSC（预分频器）：相当于给时钟“减速”。比如 PSC=71，就把 72MHz 分频成
  $$
  \frac{72\,MHz}{71+1} = 1\,MHz
  $$
  也就是每 1μs 计一次数。
• ARR（自动重装载值）：设定计多少次后归零并触发中断。如果 ARR=9999，那就是数一万次。

所以总时间就是：
$$
10000 \times 1\mu s = 10ms
$$

也就是说，每 10ms 定时器会发出一次“我满了”的信号，你可以在这个时候去执行任务。

✅ 小贴士：为什么都要 +1？
因为计数是从 0 开始的。PSC=0 表示不分频；ARR=0 表示数到 0 就溢出，即只计一次。

三、图形化配置实战：STM32CubeMX + Keil uVision5 协同工作流

Keil uVision5 本身并不负责画引脚、配时钟树，但它和 STM32CubeMX 是黄金搭档。现代嵌入式开发的标准姿势是：

STM32CubeMX 配置外设 → 生成初始化代码 → 导出 Keil 工程 → 在 Keil 中写业务逻辑

下面我们手把手走一遍。

步骤 1：选芯片，建工程

打开 STM32CubeMX，新建项目，选择你的 MCU 型号（如 STM32F103C8T6）。这款“蓝色小板”主频最高 72MHz，自带多个通用定时器，非常适合学习。

步骤 2：启用 TIM2

进入 Pinout 视图，找到 TIM2，右键 → Set Mode → Timer → Internal Clock。

注意：如果你不用 TIM2 输出 PWM，就不需要连接任何引脚。它是纯内部功能模块。

步骤 3：设置参数达成 10ms 中断

切换到Configuration标签页，点击 TIM2，进入参数设置界面：

此时你会发现，工具自动计算出了：
- Counter Clock Frequency: 1 MHz
- Autoreload Preload: Enabled（建议开启，防止修改时出错）

步骤 4：打开中断

点击 NVIC Settings 标签页，勾选 “TIM2 global interrupt”。

这样系统就会在启动文件中注册中断向量，并自动生成中断服务程序框架。

步骤 5：生成 Keil 工程

Project Manager 设置如下：
- Application Structure: Simple
- Toolchain / IDE: MDK-ARM V5
- Code Generator: 按外设生成.c/.h文件（推荐）

点击 Generate Code，稍等片刻，就能在指定目录看到完整的 Keil 工程文件（.uvprojx）。

双击打开，你会发现：
-main.c里已经调用了MX_TIM2_Init()；
-stm32f1xx_it.c中有了TIM2_IRQHandler()；
-tim.c里包含了 HAL 层的初始化逻辑。

一切都准备好了，只差你在中断里“做点事”。

四、中断回调函数：真正的控制中枢

HAL 库为了简化编程，提供了一个非常实用的机制：回调函数（Callback Function）。

当 TIM2 发生更新事件时，底层会自动调用：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

我们要做的，就是在main.c或其他源文件中实现这个函数，并且判断是不是我们关心的那个定时器。

来看一个经典应用场景：多速率任务调度。

场景需求

在一个温控风扇系统中，我们需要：
- 每 10ms 采样一次温度；
- 每 100ms 更新 LCD 显示；
- 每 1s 向串口发送日志。

这些任务节奏不同，但如果都用单独 delay 控制，代码会乱成一团。更好的方式是：用一个 10ms 中断作为“心跳”，统一分配任务。

实现代码

volatile uint32_t ms_counter = 0; // 必须加 volatile！ void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM2) // 确保是 TIM2 触发的 { ms_counter++; // 10ms 执行一次 Read_Temperature(); // 100ms 执行一次 if (ms_counter % 10 == 0) Update_LCD(); // 1s 执行一次 if (ms_counter % 100 == 0) { Send_Status_Log(); ms_counter = 0; // 归零防溢出 } } }

关键细节解析

🔹 为什么要加volatile？

volatile uint32_t ms_counter = 0;

因为ms_counter被中断和主循环同时访问。如果不加volatile，编译器可能认为这个变量不会变，直接优化掉读取操作，导致逻辑错误。

🔹 为什么不在中断里做复杂运算？

中断上下文要求快进快出。像浮点计算、printf、malloc这些耗时操作都不能放进去，否则会影响其他中断响应。

正确做法是：在中断中置标志位或采集数据，在主循环中处理逻辑。

例如：

volatile uint8_t temp_ready = 0; void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM2) { temp_ready = 1; // 只标记“该干活了” } } // 主循环中检查标志 while (1) { if (temp_ready) { Read_Temperature(); Process_Control_Algorithm(); temp_ready = 0; } Other_Tasks(); }

这种方式更安全，也更容易调试。

五、避坑指南：那些没人告诉你却必踩的雷

即使配置正确，你也可能会遇到这些问题。提前知道，少走三天弯路。

❌ 坑点 1：ARR 设置超过 65535

通用定时器的 ARR 是 16 位寄存器，最大值为 65535。如果你想实现 1 秒定时，不能设 ARR=999999。

解决办法：
- 提高 PSC，降低计数频率；
- 或者使用更高精度定时器（如 TIM2 支持 32 位模式）；
- 更优方案：保持短周期中断（如 1ms），通过计数累计实现长延时。

❌ 坑点 2：误关自动重载（Auto-reload）

确保在 CubeMX 中启用了Autoreload Preload Enable。否则你改了 ARR 值也不会立即生效，调试时一头雾水。

❌ 坑点 3：NVIC 没开，中断不触发

最容易忽略的一点：虽然你在 TIM2 配置里打开了中断，但 NVIC 必须单独勾选！

检查路径：TIM2 Configuration → NVIC Settings → 勾选对应中断。

✅ 秘籍：用 Keil 调试窗口验证定时器状态

在 Keil uVision5 调试模式下，你可以直观查看定时器运行情况：

1. Debug → Start/Stop Debug Session
2. Peripherals → Core Peripherals → TIM2
3. 查看：
   - CNT（当前计数值）
   - ARR（目标值）
   - SR（状态寄存器，UIF=1 表示已触发更新中断）

还可以配合Event Recorder功能，可视化中断发生的时间点，验证是否准时。

六、不止于延时：定时器还能做什么？

你以为定时器只是用来“每隔几毫秒叫一下”？太小看它了。

✔ PWM 输出：无处不在的调光调速

只需启用通道（如 CH1），设置 PWM 模式，就可以输出占空比可调的方波：

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, 5000); // 50% 占空比

应用包括：
- LED 调光
- 电机调速
- 舵机角度控制

✔ 输入捕获：精准测量脉冲宽度

接一个超声波模块 HC-SR04？用输入捕获模式记录上升沿和下降沿时间差，轻松算出高电平持续时间。

✔ 编码器接口：直接读取旋转编码器

TIM2 支持编码器模式，两根线接入 A/B 相，就能自动识别正反转和脉冲数，省去外部计数逻辑。

✔ 触发 ADC/DAC：构建同步采样系统

让定时器定期触发 ADC 转换，实现等间隔采样，避免手动触发带来的抖动问题。

写在最后：从“会点”到“真懂”，只差一层窗户纸

你看，定时器并没有那么神秘。它的核心逻辑只有三步：

1. 分频（PSC）→ 得到合适的计数频率
2. 计数（CNT）→ 数到 ARR 归零
3. 通知（中断/DMA/PWM）→ 做你想做的事

当你下次再打开 STM32CubeMX 去配置 TIM2 的时候，请不要再机械地点数字。停下来想想：

“我为什么要设 PSC=71？”
“ARR=9999 对应多少时间？”
“这个中断会不会影响别的任务？”

真正的工程师，不是会用工具的人，而是明白工具为何如此设计的人。

而这条路的起点，往往就是搞懂一个定时器该怎么配。

如果你正在学习嵌入式开发，正在查阅“keil uvision5使用教程”，希望这篇文章能帮你跨过那道从“模仿”到“理解”的门槛。

欢迎留言交流你在定时器配置中遇到的难题，我们一起拆解。