定时器计数器PWM与输入捕获应用¶
难度：🟡 中级 | 领域：MCU 外设 | 关键词：Timer, PWM, Input Capture | 阅读时间：约 16 分钟
日常类比¶
节拍器既定节奏（PWM 输出），也能听拍子量间隔（输入捕获）。通用定时器是微控制器（MCU）里的多功能节拍器：计时、脉宽调制、测频测宽、编码器接口[1][2]。
摘要¶
梳理时基预分频、输出比较生成 PWM、输入捕获测脉冲，以及编码器模式注意点。分辨率与频率受定时器位宽与时钟限制[2]。
1. 时基¶
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| 定时器时钟 | 来自总线/PLL |
| PSC 预分频 | 降计数频率 |
| ARR 自动重载 | 周期 |
| CNT | 当前计数 |
2. PWM 与捕获¶
输出比较：CNT 与 CCR 匹配翻转/置位产生占空比。中心对齐用于电机降低谐波（视定时器）[1]。
| 模式 | 用途 |
|---|---|
| PWM | 电机、灯光、蜂鸣 |
| 输入捕获 | 测脉宽/周期 |
| 编码器 | 正交计数位置 |
| 单脉冲 | 精确一次性脉冲 |
捕获注意滤波、边沿极性与溢出处理；高速信号要足够定时器时钟[3]。
3. 实践表¶
| 问题 | 处理 |
|---|---|
| PWM 毛刺 | 缓冲、正确更新时机（影子寄存器） |
| 测频不准 | 多周期平均、防溢出 |
| 中断过频 | DMA 或硬件周期累计 |
| 低功耗 | 用低速时钟唤醒定时 |
4. 局限、挑战与可改进方向¶
1. 位宽溢出¶
局限：16 位定时器长周期需级联。 改进：预分频、32 位定时器、软件扩展[2]。
2. 时钟源抖动¶
局限：RC 时钟使 PWM/测时漂移。 改进：晶振/锁相；校准[4]。
3. ISR 负载¶
局限：每边沿中断拖垮 CPU。 改进：DMA、硬件编码器模式[3]。
4. 引脚复用冲突¶
局限：定时器通道被占用。 改进：早期引脚规划；复用表检查[1]。
总结¶
吃透时基与比较/捕获通道，就能覆盖大多数 IoT 执行与测量时序需求。先算分辨率，再写驱动。
参考文献¶
[1] STM32 / 通用 MCU 定时器应用笔记. [2] ARM Cortex-M 外设与时钟树概述. [3] 输入捕获与编码器接口设计指南. [4] 时钟精度对控制与测量影响. [5] PWM 电机控制基础. [6] DMA 与定时器联动示例. [7] 中心对齐 PWM 与电流采样窗口. [8] 低功耗定时唤醒设计. [9] 测频测宽不确定度分析入门. [10] 输出比较影子寄存器说明. [11] 正交编码器电气接口注意. [12] NVIC 优先级与定时器 ISR 最佳实践.