【STM32】PWM - 技术栈

一、 PWM 概述

定义
PWM（Pulse Width Modulation），脉冲宽度调制。
脉冲：方波，频率(freq)
宽度：高电平的宽度，占空比(duty)

详细波形如下图。

用途

控制灯光的亮度（手机/平板/显示器背光灯）

电机的转速

...
灯光的控制细节

频率要大于 25Hz，灯光的亮度的变化是跟着占空比而变化，占空比越大，灯光越暗；占空比越小，灯光越亮。
STM32工作过程

CCR1:捕获比较(值)寄存器（x=1,2,3,4):设置比较值。

CCMR1: OC1M[2:0]位：

对于PWM方式下，用于设置PWM模式1【110】或者PWM模式2【111】

CCER:CC1P位：输入/捕获1输出极性。0：高电平有效，1：低电平有效。

CCER:CC1E位：输入/捕获1输出使能。0：关闭，1：打开。

PWM模式1 & PWM模式2

寄存器TIMx_CCMR1的OC1M[2:0]位来分析：

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void TIM_OCxPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

自动重载的预装载寄存器

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void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

简单的说，ARPE=1,ARR立即生效。。。APRE=0,ARR下个比较周期生效。

STM32 定时器14输出通道引脚

PWM输出库函数

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void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;  //PWM模式1或者模式2
  uint16_t TIM_OutputState; //输出使能 OR失能
  uint16_t TIM_OutputNState;
  uint16_t TIM_Pulse; //比较值，写CCRx
  uint16_t TIM_OCPolarity; //比较输出极性
  uint16_t TIM_OCNPolarity; 
  uint16_t TIM_OCIdleState;  
  uint16_t TIM_OCNIdleState; 
} TIM_OCInitTypeDef;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //PWM模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure. TIM_Pulse=100;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

设置比较函数:

void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Comparex);

使能输出比较预装载：

void TIM_OCxPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

u使能自动重装载的预装载寄存器允许位：

c 复制代码

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

PWM输出配置步骤：

①使能定时器14和相关IO口时钟.

使能定时器14时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();

使能GPIOF时钟：RCC_AHB1PeriphClockCmd ();

② 初始化IO口为复用功能输出。函数：GPIO_Init();

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能

③ GPIOF9复用映射到定时器14

GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14);

④ 初始化定时器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();

⑤ 初始化输出比较参数:TIM_OC1Init();

⑥ 使能预装载寄存器：TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, **TIM_OCPreload_Enable);

⑦使能自动重装载的预装载寄存器允许位TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);

⑧使能定时器.

⑨不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果:TIM_SetCompare1();

二. 程序设计

原理图

不同的定时器，输出通道的数目都有所不一样。在高级定时器输出多路的 PWM，

比可以是不一样的，能够由 TIM_SetComparex[1-3]来进行设置不同的通道占空比！

配置频率

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/* TIM14 clock enable ， 定时器 14 时钟使能*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14, ENABLE);
/* Time base configuration ， 定时器基本配置， TIM_Period 是计数值*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (10000/100)-1; //输出频率为 100Hz，（10000/100） -1 得到的结果就是计数值。
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400-1; //预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频， 也称之为二次分频,当前是 1 分频， 说白了不分频，
不降低频率
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数的方法
TIM_TimeBaseInit(TIM14, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化

配置PWM输出功能

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/* PWM1 Mode configuration: Channel1 ， 让 PWM 的通道 1 工作在模式 1*/
//PWM 模式 1， 在递增模式下， 只要 TIMx_CNT < TIMx_CCR1， 通道 1 便为有效状态（高电平）， 否则为无效状态（低电平）。
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //允许输出
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //有效的时候， 输出高电平
TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable); //自动重载初值， 不断输出 PWM 脉冲
TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, ENABLE); //自动重载初值使能
/* TIM14 enable counter， 使能定时器 14 工作 */
TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);

demo:

c 复制代码

#include "beep.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"


// LED pwm定时器设置
void init_TIM14()
{
	// 定义GPIO外设
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

	// 使能定时器14系统时钟源
	// APB1 :42M
    // TIM3 : 42*2 = 84M == 1s	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14, ENABLE);
	
	// 配置定时时间 10ms
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 100-1; // 重装载寄存器
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400-1; // 分频系数
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟二次分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInit(TIM14, &TIM_TimeBaseStructure);
	
	/* PWM1 Mode configuration: Channel1 */
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // pwm1模式，CNT < CCR，输出有效电平
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // CCR初始值，通过改变CCR设置占空比
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 有效电平为高电平
	
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);
	// 自动重装载器使能
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);
	
	/* TIM14 enable counter */
	TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);
	
	// 初始化LED PF9
	// 使能F组管脚工作
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // 复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无拉电阻
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed;
	// 初始化GPIO
	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
	
	// 将PF9和定时器进行绑定
	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14);
	
}


int main()
{	
	uint32_t pwm_cmp;
	init_TIM14();

	while(1)
	{
		// 设置占空比,pwm_cmp小于ARR(重装载寄存器)值
		for(pwm_cmp = 0; pwm_cmp < 100; pwm_cmp++)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM14, pwm_cmp);
			delay_ms(20);
		}
		for(pwm_cmp = 100; pwm_cmp > 0; pwm_cmp--)
		{
			TIM_SetCompare1(TIM14, pwm_cmp);
			delay_ms(20);
		}
	}
}