我們都知道，微控制器往往都有定時器這個外設，定時器有時候也會用來作為計數器使用，在專案中它的的使用非常頻繁，但有時候卻滿足不了專案的需求。

比如 STM32F1 定時器，透過配置，可以讓定時器的時基為 1 ms，即1ms 計數器增加一次，等達到16位的極限，就會溢位，此時溢位時間 65536 ms = 65.5 s。這個溢位時間一般能滿足需要，但時間精度卻是 ms 級別的，如何能達到更高的精度又能計時更長時間呢？

STM32 系列有兩種辦法：

1、 使用更高階的微控制器，比如 STM32F4，它的計數器是 32 位的，精度為 us 的話，也可以延時 4294967295 us = 71.5 min。但是涉及到成本問題。

2、 使用主從方式定時，可以將 16 位計數器擴充套件到 32 位，但這將使用兩個定時器，對於定時器緊張的微控制器不合適。

還有一種方式是採用軟體的方式，比如在一個定時器 1ms溢位時，使用變數遞增達到更長的延時時間，同理這種方式精度為 1 ms，如果想達到更高的精度，比如us，就必須把計時器的時間換算到us，然後加上變數的值：

這種方式很容易想到，一般人都會採用這種方式，同時很容易進行擴充套件，比如將變數從 32 位擴充套件到 64 位，即使精度為 us，也要很長很長的時間，這段時間，機器早就報廢了。

但是這種方式擴充套件的計數器，除非將變數擴充套件為 64位，否則，總會有溢位風險。而且上述計算方式也是有問題的，32 位 * 1000，最後計算結果賦值給32位，這裡會出現問題。

我們可以反算 us 精度下，time_ms 在什麼值下time_us會出現溢位問題：4294967295 / 1000 us 等於4,294,967.295 ms，也就是說，time_ms 不能達到這個溢位值，否則計算就會出現問題。

解決這個問題也簡單，就是將計算擴充套件為 64 位計算：

如果想延時更長時間，time_ms 使用 64 位，這樣就不必煩惱溢位風險問題，因為在機器有生之年應該是達不到溢位的時候（具體時間可以自己計算一下）。

如果真的需要執行很長的時間，溢位問題還是避免不了。那有什麼辦法可以避免溢位風險呢？

事實上，接下來介紹的方法，在計時方面唯一的好處就是可以避免溢位風險，但在脈衝計數方面卻有奇效！

如果只是單純的遞增計數器，那麼也看不出比上面介紹的軟體方式有多好，但是如果你需要計數的是電機脈衝數呢，這個電機需要正反轉呢？我們知道，電機有正反轉，一般使用增量式編碼器來確定電機位置和執行方向：

比如上面編碼器輸出的脈衝波形，透過計數和判斷兩個波形的相位差，就可以知道電機處於正轉還是反轉，同時透過計數器，即可達到精確的位置資訊。

有經驗的工程師應該知道，一般這種情況下的計數會採用定時器自帶的編碼器介面功能，使用該功能有以下幾個好處：

1、 使用硬體計數方式，不佔用 CPU（軟體方式是使用外部中斷進行計數，需要佔用CPU資源）

2、 在電機轉速快的情況下，也不容易丟失脈衝數據，更不會佔用 CPU。3、可以消除變向時的脈衝抖動問題

3、 由硬體提供方向資訊，即使你的電機控制程式未執行（已初始化），也能準確知道電機是否轉動和轉動方向（當有外部干擾電機執行時，也能準確知道位置和實際執行方向）。

正因為定時器的編碼器功能如此優秀，一般在平衡車等需要精確知道電機的速度、方向、位置等資訊時都會採用該介面功能。

但是你在網上看到的大部分資料只能獲得一圈的脈衝（位置）資料，換向換的多了，你就不知道，當前位置是反轉或正轉的第幾圈的哪個位置了。

比如一個電機，正轉1.5圈、反轉2.4圈，再正轉3.2 圈……反反覆覆情況下，你知道它離原點的總執行距離嗎？在配置好定時器的情況下，使用該該程式碼即可得到準確執行位置(CNT值根據電機轉動方向遞增或遞減)：

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先說這段程式碼要獲得的效果，想象時間可以倒流，即下面的時針可以正向轉動，也可反向轉動，即可以在 12~6~12之間任意方向轉動，並且轉動沒有任何規律。

有一天你想知道，當前時間相比第一次觀察是倒流了還是流逝了多少時間？你是否有辦法準確得到這個時間呢？

如果僅從時針的位置，我們只能知道半天時間裡的哪個時間（12 小時的某個時間點），而且還不知道到底在這半天是屬於倒流還是流逝！

但是透過上面的程式碼，如果我們知道每一次時間流動時的方向，我們就可以準確知道這個時間是屬於第幾天的哪個時間點！比如 plus 的值為 -25，我們就知道，時間倒流了 25 小時，根據這個時間，換算天數也就簡單了，倒流了一天又一小時。現在繼續說說上面程式碼注意點：

1、 CNT 溢位值必須是位寬的最大值，即如果是 16 位計數器，最大值 0xFFFF，如果是 32 位，則是 0xFFFFFFFF。

2、 記錄上一次的計數值 last_cnt 和 plus_cnt 必須是全域性（或靜態）變數。

3、 因為有方向，所以宣告必須為有符號型別，這樣可以根據符號確定最終的方向。

4、 必須分步計算，至於原因，簡單來說，就是隻進行 16 位計算，得到的結果也只能是 16 位。

5、 每次計算時，必須在上一次 CNT 值到它的一半之間內計算一次，否則計算將出錯。比如本次計算時，CNT = 123，下一次必須在它大概變成 123 + 32768 = 32891 或者 123 – 32768 = -32645。

之前計算一次，否則最終得到的值將是錯誤的。這樣的條件還是比較容易達到的，我們只要大概得到它最快的變化規律，就可以設定定時器讓它定時累積一次。

6、 如果你只是單純的擴充套件定時器，因為定時器只會在一個方向計數，假如是遞增，那麼程式碼如下：

7、

只要改變變數型別即可。但是也要注意在它溢位前必須計算一次，否則就可能計算出錯，而且溢位值必須是最大值，而不能隨意更改。以上結論可能對你而言比較難理解，但是當你有這種類似的需求，回過頭來再看這些，你會發現其中的巧妙。

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