从51到STM32：PWM平滑迁移方案

引言

对于习惯使用51单片机的开发者而言，转向STM32时可能会面临开发环境和硬件差异的挑战。本文以PWM（脉宽调制）功能为例，分享从51到STM32的平滑迁移方案，帮助开发者快速适应STM32的开发模式。

一、PWM实现原理对比

1.1 51单片机的PWM实现

在51中，通常通过定时器中断+手动翻转IO电平实现PWM：

cpp 复制代码

// 51示例代码（定时器0模式1）
void Timer0_Init() {
    TMOD &= 0xF0;
    TMOD |= 0x01; // 定时器0模式1
    TH0 = 0xFF;   // 重载值
    TL0 = 0xFF;
    ET0 = 1;      // 开启定时器中断
    EA = 1;
    TR0 = 1;
}

void Timer0_ISR() interrupt 1 {
    static uint8_t pwm_count = 0;
    TH0 = 0xFF;   // 重置计时值
    TL0 = 0xFF;
    pwm_count++;
    if(pwm_count == duty_cycle) {
        PWM_PIN = 0; // 拉低电平
    } else if(pwm_count == period) {
        PWM_PIN = 1; // 拉高电平
        pwm_count = 0;
    }
}

1.2 STM32的硬件PWM优势

STM32内置硬件PWM模块，通过定时器自动输出波形，无需CPU干预：

更高精度（16位计数器）
多通道同步输出
支持互补输出（用于电机控制）
自动重载减少中断开销

二、迁移关键步骤

2.1 硬件资源映射

51资源	STM32等效资源
定时器0	TIM1/TIM2/TIM3等
IO引脚	支持复用的TIMx_CHx引脚

2.2 配置步骤对比

51单片机流程：

配置定时器模式
设置中断服务程序
手动控制IO电平

STM32标准库流程：

启用时钟（TIMx和GPIO）
配置定时器基本参数
设置PWM模式
配置输出比较单元
启动定时器

三、STM32 PWM配置示例（标准库）

3.1 初始化代码

cpp 复制代码

// 以TIM3_CH2（PA7）为例
void PWM_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;

    // 1. 开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 2. 配置GPIO
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 3. 配置定时器基础
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr;         // 自动重装载值
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc;      // 预分频系数
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 4. 配置PWM模式
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;            // 初始占空比
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStruct);      // 通道2

    // 5. 启动定时器
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

// 设置占空比
void PWM_SetDuty(uint16_t duty) {
    TIM_SetCompare2(TIM3, duty);
}

3.2 使用HAL库简化开发（CubeMX生成）

cpp 复制代码

// 使用CubeMX配置后自动生成代码
void MX_TIM3_Init(void) {
    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 71;         // 72MHz/(71+1)=1MHz
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 999;           // 1MHz/1000=1kHz PWM
    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);

    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 500;             // 初始占空比50%
    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2);

    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);
}

四、迁移注意事项

时钟树配置：STM32需明确时钟源和分频系数
占空比计算：STM32占空比 = (Pulse / (Period+1)) * 100%
引脚复用功能：必须通过AFIO配置复用模式
中断优先级：若使用PWM中断，需配置NVIC
硬件滤波：STM32支持PWM输出滤波（TIMx_CCMRx寄存器）

五、调试技巧

使用示波器验证波形频率和占空比
通过STM32CubeMX可视化配置参数
利用调试器实时修改变量值（如Period/Pulse）
结合DMA实现无CPU干预的PWM控制

总结

从51到STM32的PWM开发迁移，核心在于从软件模拟 转向硬件外设的思维转变。通过合理利用STM32的硬件定时器资源，不仅可以减少CPU开销，还能实现更高精度的PWM控制。建议结合STM32CubeMX工具快速入门，再逐步深入理解寄存器级配置。

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来配置文件。51是配置寄存器，stm32官方有标准库可以调用，开发更加方便。