利用STM32的定时器输出PWM方波

脉冲宽度调制 (PWM) ，是英文" Pulse Width Modulation "的缩写，简称脉宽调制，是利用
微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。简单一点，就是对脉冲宽
度的控制。

图中，我们假定定时器工作在向上计数 PWM 模式，且当 CNT<CCRx 时，输出 0 ，当 CNT>=CCRx 时输出 1 。那么就可以得到如上的 PWM 示意图：当 CNT 值小于 CCRx 的时候， IO 输出低电平 (0) ，当 CNT 值大于等于 CCRx 的时候，IO 输出高电平 (1) ，当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。 改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的频率，这就是 PWM 输出的原理。（PS：操作寄存器请大家自行查阅手册，我这里还是只演示CubeMX+HAL库函数）。
下面来操作CubeMX输出PWM，首先还是选择外部晶振 和开启总线调试接口；接下来有个关键点，配置挂载tim的时钟总线频率，我这里统一用了72M；

然后是第二个关键点，选择时钟模式，时钟源选择Internal Clock，然后开启对应的通道并选择PWM生成模式。

最后一个配置要点参数设置，首先明确一点，一组高低电平组成的PWM波形的周期计算公式如下：,其中Prescaler是预分频系数，Counter Period是自动重装载寄存器里存储的计数周期，Ftim是挂载TIM的时钟总线上的时钟信号频率。计数模式一般习惯性选择向上计数（Count Mode选择UP），内部时钟预分频不用，影子寄存器可以使能一下。
触发输出参数选择中触发事件选择复位Reset，主从模式选择disable。

最后的PWM生成参数，PWM模式选择模式1，两者的区别是

1. PWM mode 1 ：
   • 在向上计数中，当计数值小于CCR（捕获/比较寄存器）值时，PWM输出高电平；当计数值大于CCR值时，PWM输出低电平。
   • 在向下计数中（如果存在中心对齐模式），当计数值小于CCR值时，PWM输出低电平；当计数值大于CCR值时，PWM输出高电平。
   • 这种模式下，PWM信号的输出逻辑在低电平和高电平之间切换，以控制PWM的占空比。
2. PWM mode 2 ：
   • 在向上计数中，当计数值小于CCR值时，PWM输出低电平；当计数值大于CCR值时，PWM输出高电平。
   • 在向下计数中（如果存在中心对齐模式），当计数值小于CCR值时，PWM输出高电平；当计数值大于CCR值时，PWM输出低电平。

• 与PWM mode 1相反，这种模式下PWM信号的输出逻辑在高电平和低电平之间切换，以控制PWM的占空比。
  我们可以先试着用CubeMX配置固定占空比的PWM方波，这种需求只需要一行hal库代码就能实现。主要精力放在填写参数上，首先将预分频系数设置为7199，计数周期为4999，挂载在一个72Mhz的时钟线上，所以理论上一对高低电平组成的周期为0.5s。然后将PWM Generation Channel4中的Pulse设置为2000（理论占空比为2000/5000=0.4），极性设置为低（我的开发板上的LED灯低电平点亮），随后生成代码。
  
  在TIM初始化函数中直接开启PWM。

  /* USER CODE BEGIN TIM3_Init 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_4);
  /* USER CODE END TIM3_Init 2 */

观察示波器波形，可以看到高低电平周期为500ms，其中300ms输出高电平，200ms输出低电平，和理论值相符合。LED灯只是不停地闪烁，并没有实现呼吸灯效果。

当然更多时候占空比需要可调，我来演示一下pluse占空比选择0，输出比较预装载寄存器需要使能，快速模式可以关闭，极性选择高。

生成代码至IDE开始调参。
①命名一个占空比变量

  /* USER CODE BEGIN 1 */
  uint16_t pwm=0;      //调控占空比
  /* USER CODE END 1 */

②主循环里写逻辑功能

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		while(pwm<499)
	  {
		  pwm++;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_4, pwm);    //通过修改比较值来改变占空比
	  }
	  while(pwm)
	  {
		  pwm--;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_4, pwm);    //通过修改比较值来改变占空比
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  HAL_Delay(200);
  }
  /* USER CODE END 3 */

观察示波器波形论证结果

宏观来讲，每个循环最后延时200ms已经实现。

每个高低电平组成的周期实测500us，理论值（71+1）*（499+1）/72000000=0.0005s基本符合。

占空比大致为80%，输出400us低电平之后输出100us高电平，也符合理论范围。占空比调制成功实现了呼吸灯效果。