关键词: 单片机
在嵌入式系统中，定时器（Timer）是一个非常重要的外设模块。它不仅用于实现精确的延时，还常常用来生成脉宽调制（PWM）信号、捕捉外部事件以及执行周期性任务。本文将从定时器的基本概念、常见模式、配置方法及应用实例等方面为您详细讲解定时器的基础知识。
定时器是一种硬件模块，用于计数时钟脉冲或外部信号，从而实现时间控制功能。与依赖软件实现延时不同，硬件定时器具有更高的精度和更低的 CPU 负载。
- 计时与计数
定时器通过累加时钟脉冲来计时，可以用来测量经过的时间或统计事件次数。
- 周期性中断
当定时器计数达到预设值时，它可以触发中断，从而让微控制器执行某个周期性任务（例如刷新显示或采集传感器数据）。
- PWM 波形生成
利用定时器可以产生具有可调占空比的脉宽调制信号，这在电机控制、LED 调光等应用中非常常见。
不同的定时器模块支持多种工作模式，下面列举几种常见模式：
- 自由运行模式
定时器在自由运行模式下会不断计数，当计数达到预设周期时自动复位，并可触发中断。适用于实现精确的定时中断和周期性任务。
- 单次触发模式
在单次触发模式中，定时器计数到达预设值后停止工作，通常用于产生一次性延时或者生成固定宽度的脉冲。
- 输入捕捉模式
输入捕捉模式允许定时器捕捉外部事件（如外部信号的上升沿或下降沿）发生时的定时器值，常用于测量信号频率、脉宽和周期。
- 脉宽调制（PWM）模式
在 PWM 模式下，定时器生成的输出信号可用于控制电机、调节 LED 亮度等。不同的 PWM 模式（例如快速 PWM、相位和频率校正 PWM）提供了不同的输出特性，满足各种应用需求。
在实践中常见的定时器应用包括：
- 延时和周期性中断
利用定时器产生精确的时间延时，或定期触发中断执行任务，如采集传感器数据、更新显示内容等。
- PWM 信号生成
通过定时器生成不同占空比的 PWM 信号，控制直流电机转速或 LED 的亮度。
- 输入信号测量
使用输入捕捉模式来测量外部信号的频率、脉宽或占空比，这在通信和控制系统中十分常见。
对于刚接触定时器的工程师，可以从开发板入手，如何快速上手定时器。比如利用开发板（如 Microchip、STM32 或 Silicon Labs 提供的评估板）进行实验。尝试配置一个简单的定时器中断或 PWM 输出，观察实际效果。
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