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前言
本期我们就开始去进行TIM定时器的输出比较功能的实操了，如果有什么疑惑的可以去看一下上一期理论的知识点（上一期链接：stm32入门-----TIM定时器（PWM输出比较------上）-CSDN博客）这里就分为三个部分的项目，分别是PWM驱动LED呼吸灯，PWM驱动直流电机转动和PWM驱动舵机。（视频：[6-4] PWM驱动LED呼吸灯&PWM驱动舵机&PWM驱动直流电机_哔哩哔哩_bilibili）
一、硬件元器件介绍
1.舵机
- 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
- 输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
舵机里面本身就是有一个驱动电路板的，所以我们只需要给这个舵机通上电以及输入PWM波形就可以控制这个舵机了，内部电路结构就不需要多去了解。根据输入信号的高电平占比不同，舵机就会转动不同的角度（舵机不是一直转动的，当且仅当输入信号PWM发生改变的时候才会转动，转动就之转一定角度，转玩了就保持静止状态）。
电路图：
2.直流电机驱动
- 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转
- 直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作
- TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向
由于直流电机不像舵机那样有驱动电路，所以我们需要外接一个驱动电路的芯片这里，我们就选择TB6612来驱动直流电机，驱动芯片不知这一种，还是有挺多的，比如L298这个还是挺常见的。
TB6612驱动是双路的，分为AO和BO口，下面电路图展示了这个驱动电路的接线方式，VM是用来接外接电源的，这个可以给到高电压的电源，这个驱动电路可以实现低电压PWM信号驱动高电压电机，AIN2，AIN1是表示转动的方向，PWMA是表示输入的PWM信号。
硬件电路：
二、C语言编程步骤
看到下图的流程，我们只需要把这些通路给打开就行了，这样就可以实现定时器的输出比较功能。
1.开启时钟
时钟包括定时器的时钟和GPIO口的输出时钟
cpp
//1.开启定时器时钟，TIM2总线是为APB1的
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //给TIM2选择时钟 为内部时钟，定时器默认是使用内部的时钟，不写这一行也行的2.配置输出的GPIO口
cpp
//2.配置GPIO口, PA0 为输出口
GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;
GPIO_initstruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //使用复用推挽输出，因为这里不是输出寄存器控制的，是片上外设定时器操作的，所以要用到复用推挽输出
GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
GPIO_initstruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_initstruct);3.配置时基单元
- PWM频率： Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
- PWM占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)
- PWM分辨率： Reso = 1 / (ARR + 1)
根据上面这些公式我们来去计算出想要的波形效果，再去进行配置。
cpp
//3.配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_timebasestruct;
//下面两个是运行控制操作值
TIM_timebasestruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//对输入信号进行初步分频，内部时钟72Mhz信号
TIM_timebasestruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//计数方式选择向上计数
//以下三个是时基单元里面的实际参数值
/* 计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) */
TIM_timebasestruct.TIM_Period=100-1; //计数器的重装值，目标值 ARR
TIM_timebasestruct.TIM_Prescaler=720-1; //预分频器的值 PSC
TIM_timebasestruct.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数功能，这个是高级计数器才有的，当前选择的是通用计数器，设置0即可
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_timebasestruct);4.初始化输出比较通道
cpp
//4.初始化输出比较通道,这里以OC1通道为示例
TIM_OCInitTypeDef TIM_ocinitstruct;//配置输出比较通道结构体
TIM_OCStructInit(&TIM_ocinitstruct);//给这个结构体设置默认初始值，避免改为使用高级定时器的时候出错
//下面是使用通用定时器的部分，就拉出来单独修改，其余是高级定时器的东西就不去改，保持默认值就行了
TIM_ocinitstruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//PWM选择输出比较工作模式，八选一
TIM_ocinitstruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//选择输出极性，当ref为高电平的时候就输出保持不变，还有其他两种一个是低电平，另一个是翻转
TIM_ocinitstruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//输出使能，开启输出比较通道使能
TIM_ocinitstruct.TIM_Pulse=0; //CCR的初始值，我们要去进行比较的数
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_ocinitstruct);已知是使用内部定时器，频率72MHz， 这里我们可以计算出输出波形的频率为：72MHz / 720*100=100Hz ，PWM占空比：0 / 100 =0（当前初始值为0的）
5.开启定时器
cpp
//5.开启定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//开启定时器三、实践项目
本次项目的代码都在百度网盘，可自行下载。
链接：https://pan.baidu.com/s/10fNUjkPm1WmvSoK0gkCiRA?pwd=0721
提取码：0721
1.PWM驱动LED呼吸灯
先看现象：
LED呼吸灯
电路连接图：
项目文件：
PWM.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
void PWM_init(){
//1.开启定时器时钟，TIM2总线是为APB1的
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //给TIM2选择时钟 为内部时钟，定时器默认是使用内部的时钟，不写这一行也行的
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);//设置重映射
//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //解除像PA15,PB3,PB4 这些端口的调试功能，变为普通的GPIO
//2.配置GPIO口, PA0 为输出口
GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;
GPIO_initstruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //使用复用推挽输出，因为这里不是输出寄存器控制的，是片上外设定时器操作的，所以要用到复用推挽输出
GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; //重新映射到15口 GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;
GPIO_initstruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_initstruct);
//3.配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_timebasestruct;
//下面两个是运行控制操作值
TIM_timebasestruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//对输入信号进行初步分频，内部时钟72Mhz信号
TIM_timebasestruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//计数方式选择向上计数
//以下三个是时基单元里面的实际参数值
/* 计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) */
TIM_timebasestruct.TIM_Period=100-1; //计数器的重装值，目标值 ARR
TIM_timebasestruct.TIM_Prescaler=720-1; //预分频器的值 PSC
TIM_timebasestruct.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数功能，这个是高级计数器才有的，当前选择的是通用计数器，设置0即可
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_timebasestruct);
//4.初始化输出比较通道,这里以OC1通道为示例
TIM_OCInitTypeDef TIM_ocinitstruct;//配置输出比较通道结构体
TIM_OCStructInit(&TIM_ocinitstruct);//给这个结构体设置默认初始值，避免改为使用高级定时器的时候出错
//下面是使用通用定时器的部分，就拉出来单独修改，其余是高级定时器的东西就不去改，保持默认值就行了
TIM_ocinitstruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//PWM选择输出比较工作模式，八选一
TIM_ocinitstruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//选择输出极性，当ref为高电平的时候就输出保持不变，还有其他两种一个是低电平，另一个是翻转
TIM_ocinitstruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//输出使能，开启输出比较通道使能
TIM_ocinitstruct.TIM_Pulse=0; //CCR的值，我们要去进行比较的数
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_ocinitstruct);
//5.开启定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//开启定时器
}
//寄存器设置CCR的值，我们要去进行比较的数
void PWM_Setcompare1(uint16_t Compare){
TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);
}PWM.h代码:
cpp
#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
void PWM_init();
void PWM_Setcompare1(uint16_t Compare);
#endif // !1main.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
int main(void)
{
LED_init();
OLED_Init();
PWM_init();
OLED_ShowString(1,1,"jjjjj:");
uint8_t i;
while(1){
for(i=0;i<=100;i++){
PWM_Setcompare1(i);
Delay_ms(10);
}
for(i=0;i<=100;i++){
PWM_Setcompare1(100-i);
Delay_ms(10);
}
}
}2.PWM驱动舵机
现象：
PWM驱动舵机
实际电路连接图：
项目文件：
其中Servo.c和Servo.h文件是用来封装PWM的。
PWM.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
void PWM_init(){
//1.开启定时器时钟，TIM2总线是为APB1的
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//配置GPIO口 PA0
GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;
GPIO_initstruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //使用复用推挽输出，因为这里不是输出寄存器控制的，是片上外设定时器操作的，所以要用到复用推挽输出
GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1; //重新映射到15口 GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;
GPIO_initstruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_initstruct);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //给TIM2选择时钟 为内部时钟，定时器默认是使用内部的时钟，不写这一行也行的
//2.配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_timebasestruct;
//下面两个是运行控制操作值
TIM_timebasestruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//对输入信号进行初步分频，内部时钟72Mhz信号
TIM_timebasestruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//计数方式选择向上计数
//以下三个是时基单元里面的实际参数值
/* 计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) */
TIM_timebasestruct.TIM_Period=20000-1; //计数器的重装值，目标值 //ARR
TIM_timebasestruct.TIM_Prescaler=72-1; //预分频器的值 //PSC
TIM_timebasestruct.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数功能，这个是高级计数器才有的，当前选择的是通用计数器，设置0即可
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_timebasestruct);
//初始化输出比较通道,这里以OC1通道为示例
TIM_OCInitTypeDef TIM_ocinitstruct;//配置输出比较通道结构体
TIM_OCStructInit(&TIM_ocinitstruct);//给这个结构体设置默认初始值，避免改为使用高级定时器的时候出错
//下面是使用通用定时器的部分，就拉出来单独修改，其余是高级定时器的东西就不去改，保持默认值就行了
TIM_ocinitstruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//PWM选择输出比较工作模式，八选一
TIM_ocinitstruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//选择输出极性，当ref为高电平的时候就输出保持不变，还有其他两种一个是低电平，另一个是翻转
TIM_ocinitstruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//输出使能，开启输出比较通道使能
TIM_ocinitstruct.TIM_Pulse=0; //CCR的值，我们要去进行比较的数
//如果想使用多个通道输出同样的波形话，把下面这个初始化复制粘贴改变通道名称就行了
/*同一个定时器输出多个PWM通道，是满足 相位一致性，CCR是可以各自设置的，波形的占空比可自定义
*/
TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_ocinitstruct);
//5.开启定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//开启定时器
}
//寄存器设置CCR的值，我们要去进行比较的数
void PWM_Setcompare2(uint16_t Compare){
TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);
}PWM.h代码：
cpp
#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
void PWM_init();
void PWM_Setcompare2(uint16_t Compare);
#endif // !1Servo.c代码：
cpp
#include "PWM.h"
void Servo_init(){
PWM_init();
}
void Servo_setangle(float angle){
PWM_Setcompare2(angle/180*2000+500);
}Servo.h代码：
cpp
#ifndef __SERVO_H
#define __SERVO_H
void Servo_init();
void Servo_setangle(float angle);
#endif // !__SERVO_Hmain.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "Servo.h"
uint8_t keynum;
float angle;
int main(void)
{
OLED_Init();
Servo_init();
Key_init();
OLED_ShowString(1,1,"angle:");
Servo_setangle(90);
while(1){
keynum=Keynum();
if(keynum==1)
{
angle+=30;
if(angle>180)
angle=0;
}
Servo_setangle(angle);
OLED_ShowNum(1,7,angle,3);
}
}3.PWM驱动直流电机
现象：
直流电机
电路连接图：
项目主要文件：
同样的Motor.c 和 Motor.h 文件是用来封装的。
PWM.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
void PWM_init(){
//1.开启定时器时钟，TIM2总线是为APB1的
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//配置GPIO口 PA0
GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;
GPIO_initstruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //使用复用推挽输出，因为这里不是输出寄存器控制的，是片上外设定时器操作的，所以要用到复用推挽输出
GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2; //重新映射到15口 GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;
GPIO_initstruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_initstruct);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //给TIM2选择时钟 为内部时钟，定时器默认是使用内部的时钟，不写这一行也行的
//2.配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_timebasestruct;
//下面两个是运行控制操作值
TIM_timebasestruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//对输入信号进行初步分频，内部时钟72Mhz信号
TIM_timebasestruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//计数方式选择向上计数
//以下三个是时基单元里面的实际参数值
/* 计数器溢出频率：CK_CNT_OV = CK_CNT / (ARR + 1)
= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) */
TIM_timebasestruct.TIM_Period=100-1; //计数器的重装值，目标值 //ARR
TIM_timebasestruct.TIM_Prescaler=36-1; //预分频器的值 //PSC
TIM_timebasestruct.TIM_RepetitionCounter=0;//重复计数功能，这个是高级计数器才有的，当前选择的是通用计数器，设置0即可
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_timebasestruct);
//初始化输出比较通道,这里以OC1通道为示例
TIM_OCInitTypeDef TIM_ocinitstruct;//配置输出比较通道结构体
TIM_OCStructInit(&TIM_ocinitstruct);//给这个结构体设置默认初始值，避免改为使用高级定时器的时候出错
//下面是使用通用定时器的部分，就拉出来单独修改，其余是高级定时器的东西就不去改，保持默认值就行了
TIM_ocinitstruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//PWM选择输出比较工作模式，八选一
TIM_ocinitstruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//选择输出极性，当ref为高电平的时候就输出保持不变，还有其他两种一个是低电平，另一个是翻转
TIM_ocinitstruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//输出使能，开启输出比较通道使能
TIM_ocinitstruct.TIM_Pulse=0; //CCR的值，我们要去进行比较的数
TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_ocinitstruct);
//5.开启定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//开启定时器
}
//寄存器设置CCR的值，我们要去进行比较的数
void PWM_Setcompare3(uint16_t Compare){
TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
}PWM.h代码：
cpp
#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
void PWM_init();
void PWM_Setcompare3(uint16_t Compare);
#endif // !1Motor.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM.h"
void Motor_init()
{
//电机方向控制脚
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_initstruct;
GPIO_initstruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_initstruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_initstruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_initstruct);
PWM_init();
}
//设置速度
void Motor_setspeed(int8_t speed){
//正转
if(speed>=0){
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
PWM_Setcompare3(speed);
}
//反转
else{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
PWM_Setcompare3(-speed);
}
}Motor.h代码：
cpp
#ifndef __MOTOR_H
#define __MOTOR_H
void Motor_init();
void Motor_setspeed(int8_t speed);
#endif // !__MOTOR_Hmain.c代码：
cpp
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "Motor.h"
#include "LED.h"
uint8_t keynum;
int speed;
int main(void)
{
Key_init();
OLED_Init();
Motor_init();
LED_init();
OLED_ShowString(1,1,"speed:");
OLED_ShowString(2,1,"state:");
while(1){
keynum=Keynum();
OLED_ShowSignedNum(1,8,speed,3);
if(speed>0){
LED1_ON();
OLED_ShowString(2,7,"Posi");
}
else if(speed==0){
LED1_OFF();
OLED_ShowString(2,7,"Rest");
}
else{
LED1_ON();
OLED_ShowString(2,7,"Oppo");
}
if(keynum==1){ //调档，占空比分百分之 0 25 50 75 100
speed+=25;
if(speed>100)
speed=0;
}
if(keynum==2){ //调方向，按下就按照原来的速度反方向转
speed=-speed;
}
Motor_setspeed(speed);
}
}以上就是本期的全部内容了，我们下次见！
每日壁纸：
