TIM定时器
定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
16位计数器、预分频器、自动重装寄存器（计数的目标值）的时基单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时（72M/65526/65526 = 中断频率，取倒数就为59.65s ，2的16次方=65526）
更长时间：级联模式，即一个定时器的输出，当作另一个定时器的输入，这样最大时间就是58.65s × 65536 × 65536
不仅具备基本的定时中断功能，而且还包含内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型
STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
基本定时器
预分频器，自动重装寄存器，计数器，构成了最基本的计数计时电路，叫作时基单元
预分频器之前连接的是基准计数时钟的输入，因为基本定时器只能选择内部时钟，所以可以认为直接连到了输入端，即内部时钟CK_INT，内部时钟的来源是RCC_TIMxCLK，频率值一般都是系统的主频72MHz，所以通向时基单元的计数基准频率为72M
预分频器可以对这72MHz的计数时钟进行预分频，比如，预分频器写0，这时输入频率 = 输出频率 = 72MHz ； 预分频器写1，为2分频，此时输出频率 = 输入频率/2 = 36MHz；预分频器写2，为3分频，此时输出频率 = 输入频率/3 ，所以预分频器的值和实际分频系数相差1，即实际分频系数 = 预分频器的值 ＋ 1，因为为16位，最大可以写65535，即65536分频
计数器可以对预分频后的计数时钟进行计数，因为为16位，所以里面的值可以从0一直加到65535，再加就会从0重新开始。计数器的值在计时过程中会不断自增运行，当自增运行到目标值，产生中断，就完成了定时的任务
自动重装寄存器，存储目标值，当计数值 = 自动重装值，也就是计数时间到了，就会产生一个中断信号，并清零计数器，计数器自动开启下一次的计数计时
图中向上折线箭头，代表这里会产生中断信号，像这样，计数值 = 自动重装值产生的中断，一般叫做“更新中断”，这个更新中断之后就会通往NVIC，我们再配置好NVIC的定时器通道，那么定时器的更新中断就能够得到CPU的响应了
图中向下折线的箭头，代表会产生一个事件，叫作“更新事件”，不会触发中断，但可以触发内部其他电路的工作
主模式触发DAC功能：能让内部的硬件在不受程序控制下实现自动运行，在某些场景下可以极大减轻CPU负担
用途：在我们使用DAC的时候，可能会用DAC输出一段波形，那就需要每隔一段时间触发一次DAC，让它输出下一个电压点，
正常思路：先设置一个定时器产生中断，每隔一段时间在中断程序中调用代码手动触发一次DAC转换，然后DAC输出，没有问题，但是却会使主程序处于频繁被中断的状态，会影响主程序的运行和其他中断的响应，故定时器设计了主模式，可以把定时器的更新事件，映射到触发输出TRGO的位置，然后TRGO直接接到DAC的触发转换引脚上，这样，定时器的更新就不需要通过中断来触发DAC转换了，仅需把更新事件通过主模式映射到TRGO，然后TRGO就会直接触发DAC，实现了硬件的自动化
通用定时器
基本定时器仅支持向上计数模式
通用定时器和高级定时器还支持向下计数模式和中央对齐模式
中央对齐模式：从0开始，先向上自增，计到重装值，申请中断；再向下自减，减到0，申请中断，循环
内外时钟源选择结构：通用定时器时钟源不仅可以选择内部72MHz时钟，也可以选择外部时钟
TIMx_ETR
引脚定义表中，TIM2_CH1_ETR，就是TIM2的CH1和ETR都复用在PA0引脚
可以在TIM2的ETR引脚，也就是PA0上接一个外部方波时钟，再配置一下内部的极性选择、边沿检测和预分频器电路，再配置输入滤波电路，这两个电路可以对外部时钟进行一定整形，因为外部引脚的时钟难免会有毛刺，那么这些电路就可以对输入的波形进行滤波，滤波后的信号，兵分两路，上面一路ETRF进入触发控制器，紧跟着就可以作为时基单元的时钟。如果想在ETR外部引脚提供时钟，或者想对ETR时钟进行计数，把这个定时器当作计数器来用，就可以配置这一路的电路，这一路叫作“外部时钟模式2”；下面一路TRGI也可以提供时钟，主要是用作触发输入来使用，触发输入可以触发定时器的从模式，当TRGI当作外部时钟使用时，这一路叫作“外部时钟模式1”
外部输入模式1：
ETR引脚的信号可以通过上一路当作时钟，也可以通过下一路当作时钟，两种情况对于时钟输入是等价的，只不过下一路输入会占用触发输入的通道。
ITR信号，这一部分的时钟信号是来自其他定时器的，这个主模式的输出TRGO可以通向其他定时器，通向其他定时器时，就接到了其他定时器的ITR引脚上了，ITR0到ITR3分别来自其他4个定时器的TRGO输出
比如，可以先初始化TIM3，然后使用主模式将它的更新事件映射到TRGO上，再初始化TIM2（选择ITR2，对应的是TIM3的TRGO），后面再选择时钟为外部时钟模式1，这样TIM3的更新事件就可以驱动TIM2的时基单元，也就实现了定时器的级联
也可选择TI1F_ED，连接的是输入捕获单元的CH1引脚，也就是从CH1引脚获得时钟，后缀加一个ED（edge）就是边沿的意思，也就是通过这一路输入的时钟，上升沿和下降沿均有效
也可以通过TI1FP1和TI2FP2获得，TI1FP1是CH1引脚的时钟，TI2FP2是CH2引脚的时钟
编码器接口：可以读取正交编码器的输出波形
定时器的主模式输出，这部分电路可以把内部的一些事件映射到TRGO引脚上，我们可以把定时器内部的一些事件映射到这里来，用于触发其他定时器、DAC或ADC，触发输出的范围比基本定时器更广
右边为输出比较电路，总共有四个通道，分别对应CH1到CH4的引脚，可以用于输出PWM波形，驱动电机；左边为输入捕获电路，也有四个通道，对应也是CH1到CH4的引脚，可以用于测输入方波的频率；中间这个寄存器是捕获/比较寄存器，为输入捕获电路和输出比较电路共用，因为输入捕获和输出比较不能同时使用，所以寄存器是共用的，引脚也是共用的
高级定时器
相较于通用定时器，不同处：
申请中断的地方，增加一个重复次数计数器，可以实现每隔几个计数周期，才发生一次更新事件和更新中断，相当于对输出的更新信号又做了一次分频
DTG（死区生成电路），右边的输出引脚由原来的一个，变为了两个互补的输出，可以输出一对互补的PWM波，这些电路是为了驱动三相无刷电机，因为三相无刷电机一般需要三个桥臂，每个桥臂需要两个大功率开关管来控制，所以这里输出PWM引脚的前三路就变为了互补输出。
为了防止互补输出的PWM驱动桥臂时，在开关切换的瞬间，由于器件不理想，造成短暂直通现象，所以前面就加上了死区生成电路，在开关切换的瞬间，产生一定时长的死区，让桥臂的上下管全都关断，防止直通现象。
刹车输入功能：为了给电机驱动提供安全保障，如果外部引脚BKIN产生了刹车信号，或者内部时钟失效，产生了故障，那么控制电路就会自动切断电机的输出，防止意外的发生
定时中断基本结构
中断信号会现在状态寄存器里置一个中断标志位，这个标志位会通过中断输出控制，到NVIC申请中断
定时器有很多部分需要申请中断，如更新中断，触发信号，输入捕获和输出比较，这些中断都需要经过中断输出控制（中断输出的允许位）
预分频器时序
CK_PSC，预分频器的输入时钟
CNT_EN，计数器使能，高电平计数器正常运行，低电平计数器停止
CK_CNT，计数器时钟，既是预分频器的时钟输出，也是计数器的时钟输入
图中，刚开始，计数器未使能，计数器时钟不运行，使能后，前半段预分频器系数为1，计数器的时钟等于预分频器前的时钟，后半段，预分频器的系数变为2，计数器时钟就变为预分频器前时钟的一半了。
在计时器时钟的驱动下，下面的计数器寄存器也跟随时钟的上升沿不断自增，在中间FC位置之后，计数值变为0，ARR自动重装值就是FC，同时，下面产生一个更新事件。
预分频器缓冲机制：
预分频寄存器实际有两个，一是预分频控制寄存器，供我们读写用，并不直接决定分频系数，，二是缓冲寄存器（影子寄存器），真正起作用。当我在计数记到一半时改变了分频值，这个变化不会立刻生效，而是等到本次计数周期结束时，预分频计数器的值才会被传递到缓冲寄存器里去，才会生效。
预分频器内部实际上也是靠计数分频，预分频值为0时，计数器就一直为0，直接输出原频率；当预分频器为1时，计数器就0、1、0、1这样计数，在回到0的时候输出一个脉冲，这样输出频率就是输入频率的二分频。
计数器计数频率：CK_CNT = CK_PSC / (PSC + 1)
计数器时序
内部时钟分频因子为2，即分频系数为2
CK_INT，内部时钟72MHz
计数器在每个上升沿自增，增到0036，发生溢出，下一个上升沿，计数器清零，产生一个更新事件脉冲，还会置一个更新中断标志位UIF，这个标志位只要置1，就会申请中断，然后中断响应后，需要在中断程序中手动清零
计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
ARR＋1？：因为计数器的计数周期是 0 → ARR，总共经历了 (ARR + 1) 个时钟脉冲
在图中，带有黑色阴影的寄存器都具有影子寄存器这样的缓冲机制，比如，预分频器，自动重装寄存器，捕获比较寄存器，这个缓冲寄存器可以自己设置是否使用
计时器无预装时序（没有缓冲寄存器）
计数器正在自增计数，突然更改自动重装寄存器的值，由FF改为36，故，计数器寄存器自增到36时，直接更新，开启下一轮计数
计时器有预装时序
计数器正在自增计数，突然更改自动重装寄存器的值，由F5改为36，故，计数器寄存器自增到F5时，才产生更新事件，同时要更改的36才被传递到影子寄存器。
引入影子寄存器目的实际上是为了同步，让值的变化和更新事件同步发生，防止在运行途中更改造成错误。图中，更改自动重装寄存器时，计数器已经增到了F1，已经超过了36，如果不使用影子寄存器，F1只能一直增加，一直加到FFFF，再回到0，再加到36，才能产生更新
通过设置ARPE位，可以选择是否使用预装功能
RCC时钟树
时钟树，STM32中用来产生和配置时钟，并把配置好的时钟发送到各个外设的系统，时钟是所有外设运行的基础，所以时钟也是最先需要配置的东西，程序主函数之前还会执行一个SystemInit函数，这个函数就是用来配置时钟树的
左边是时钟的产生电路，右边是时钟的分配电路，中间SYSCLK就是系统时钟72MHz
在时钟产生电路，有四个震荡源，分别为，内部8MHz高速RC振荡器（8 MHz HSI RC），外部4-16Hz高速石英晶体振荡器（4-16 MHz HSE OSE），也就是晶振，一般接8MHz，外部32.768KHz低速晶振（LSE OSC 32.768 KHz），一般是给RTC提供时钟，内部40KHz低速RC振荡器（LSI OSC 40 KHz），可以给看门狗提供时钟。
前两个高速晶振，是用来提供系统时钟的，AHB，APB1，APB2的时钟都是来源于这两个高速晶振，内部和外部的8MHz的晶振，外部的石英振荡器比内部的RC振荡器更加稳定，一般用外部晶振
ST配置过程：
首先会启动内部时钟，选择内部8MHz为系统时钟，暂时以内部8MHz的时钟运行，然后再启动外部时钟，配置外部时钟走上一路，进入PLL锁相环进行倍频，8MHz倍频9倍，得到72HMz，等到锁相环输出稳定后，选择锁相环输出为系统时钟
外部晶振出问题——程序时钟慢了大概十倍
CSS（时钟安全系统），负责切换时钟，可以监测外部时钟运行状态，一旦外部时钟失效，就会自动把外部时钟切换回内部时钟，保证系统时钟运行，防止程序卡死造成事故。
在高级定时器的刹车输入，一旦CSS检测到外部时钟失效，就会通过或门，立刻反映到输出比较，让输出控制的点击立刻停止，防止意外
在分配电路，首先系统时钟72MHz进入AHB总线，AHB总线有个预分频器，在SystemInit里配置的分配系数为1，那么AHB时钟就是72MHz，然后进入APB1总线，这里配置的分配系数为2，故APB1总线的时钟为72MHz/2 = 36MHz
注：本文为b站江协课程，为笔记