STM32 PWM脉冲宽度调制介绍

目录

背景

[PWM 模式](#PWM 模式)

影子寄存器和预装载寄存器

PWM对齐模式

[PWM 边沿对齐模式](#PWM 边沿对齐模式)

向上计数配置

向下计数的配置

[PWM 中央对齐模式](#PWM 中央对齐模式)

程序

第一步、使能GPIOB组、AFIO、TIM3外设时钟

第二步、输出通道端口配置​编辑

第三步、定时器配置产生频率

第四步、PWM输出配置

第五步、使能预装载寄存器

第六步、使能定时器TIM3

第七步、应用中设置捕获比较寄存器


背景

PWM是单片机的常用功能。比如我可以使用来调节LED的亮度等。通过本篇文章可以了解PWM的工作原理以及STM32如何来控制脉冲的占空比。

PWM****模式

脉冲宽度调制模式可以产生一个由 TIMx_ARR 寄存器确定频率、由 TIMx_CCRx 寄存器确定占空
比的信号。

上图为向上计数且有效电平为低时的图片。什么是向上计数,什么是有效电平可以查看下文


在 TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxM 位写入 '110'(PWM 模式 1) 或 '111'(PWM 模式 2) ,能够独立地设
置每个 OCx 输出通道产生一路 PWM 。必须设置 TIMx_CCMRx 寄存器 OCxPE 位以使能相应的预
装载寄存器,最后还要设置 TIMx_CR1 寄存器的 ARPE 位, ( 在向上计数或中心对称模式中 ) 使能
自动重装载的预装载寄存器。
自动装载寄存器是预先装载的,写或读自动重装载寄存器将访问 预装载寄存器
仅当发生一个更新事件的时候,预装载寄存器才能被传送到影子寄存器,因此在计数器开始计
数之前,必须通过设置 TIMx_EGR寄存器中的UG 位来初始化所有的寄存器
OCx的极性 可以通过软件在 TIMx_CCER 寄存器中的 CCxP 位设置, 它可以设置为高电平有效或
低电平有效TIMx_CCER 寄存器中的 CCxE 位控制 OCx 输出使能。详见 TIMx_CCERx 寄存器的
描述。
PWM模式(模式1或模式2) 下, TIMx_CNT 和 TIMx_CCRx 始终在进行比较, ( 依据计数器的计数
方向 ) 以确定是否符合 TIMx_CCRx ≤ TIMx_CNT 或者 TIMx_CNT ≤ TIMx_CCRx 。然而为了与
OCREF_CLR 的功能 ( 在下一个 PWM 周期之前, ETR 信号上的一个外部事件能够清除 OCxREF)
一致, OCxREF 信号只能在下述条件下产生:
● 当比较的结果改变,或
● 当输出比较模式 (TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxM 位 ) 从"冻结" ( 无比较, OCxM='000') 切
换到某个 PWM 模式 (OCxM='110' 或 '111') 。
这样在运行中可以通过软件强置 PWM 输出。
根据 TIMx_CR1 寄存器中 CMS 位的状态,定时器能够产生边沿对齐的 PWM 信号或中央对齐的
PWM 信号。

影子寄存器和预装载寄存器



我们查看通用定时器框图可以知道PSC预分频器、自动重装寄存器、捕获比较寄存器都有阴影。
这阴影部分就表示各自的影子寄存器。我们软件可以更改的是各自的预装载寄存器
一个是我们可以写入或读出的寄存器,称为 预装载寄存器 ,另一个是我们看不见的、无法真正对其读写操作的,但在使用中真正起作用的寄存器,称为 影子寄存器。 在每一次更新事件(比如说溢出)时才把预装载寄存器的内容传送到影子寄存器。通过准备好预装载寄存器,通过溢出的更新事件,会同时把预装载寄存器的内容搬运到影子寄存器当中( 实现多个寄存器设置的同步)。
PSC预分频器的影子寄存器是默认开启的 。在编程时对PSC,ARR,CCR写入值,这些直接写入的我称之为预装载寄存器。影子寄存器和预装载寄存器之间会有某种作用关系,我们称之为预装载功能
预加载不使能 :预装载寄存器与影子寄存器直连,立即更新影子寄存器的值。
预加载使能 : 预装载寄存器 在更新事件(计数器溢出,比较输出等事件)产生后再更新影子寄存器保护了原来的计数周期不受影响,在更新事件(UEV)产生后再开始新的计数

PWM对齐模式

PWM****边沿对齐模式

向上计数配置

当 TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位为低的时候执行向上计数。
下面是一个 PWM 模式 1 的例子。当 TIMx_CNT<TIMx_CCRx 时 PWM 信号参考 OCxREF 为高,否
则为低。如果 TIMx_CCRx 中的比较值大于自动重装载值 (TIMx_ARR) ,则 OCxREF 保持为 '1' 。
如果比较值为 0 ,则 OCxREF 保持为 '0' 。

向下计数的配置

当 TIMx_CR1 寄存器的 DIR 位为高时执行向下计数。
在 PWM 模 式 1 , 当 TIMx_CNT>TIMx_CCRx 时参考信号 OCxREF 为低,否则为高。如果
TIMx_CCRx 中的比较值大于 TIMx_ARR 中的自动重装载值,则 OCxREF 保持为 '1' 。该模式下不
能产生 0 %的 PWM 波形。

PWM****中央对齐模式

当 TIMx_CR1 寄存器中的 CMS 位不为 '00' 时,为中央对齐模式 ( 所有其他的配置对 OCxREF/OCx
信号都有相同的作用 ) 。根据不同的 CMS 位设置,比较标志可以在计数器向上计数时被置 '1' 、在
计数器向下计数时被置 '1' 、或在计数器向上和向下计数时被置 '1' 。 TIMx_CR1 寄存器中的计数方
向位 (DIR) 由硬件更新,不要用软件修改它。

程序

复制代码
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc){  //TIM3 PWM初始化 arr重装载值 psc预分频系数
    GPIO_InitTypeDef     GPIO_InitStrue;
    TIM_OCInitTypeDef     TIM_OCInitStrue;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef     TIM_TimeBaseInitStrue;
    
    
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能TIM3和相关GPIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能GPIOB时钟(LED在PB0引脚)
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能AFIO时钟(定时器3通道3需要重映射到BP5引脚)
    
    GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;     // TIM_CH3
    GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;    // 复用推挽
    GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;    //设置最大输出速度
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStrue);                //GPIO端口初始化设置
    
//    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE); //映射,重映射只用于64、100、144脚单片机
   //当没有重映射时,TIM3的四个通道CH1,CH2,CH3,CH4分别对应PA6,PA7,PB0,PB1
   //当部分重映射时,TIM3的四个通道CH1,CH2,CH3,CH4分别对应PB4,PB5,PB0,PB1 (GPIO_PartialRemap_TIM3)
   //当完全重映射时,TIM3的四个通道CH1,CH2,CH3,CH4分别对应PC6,PC7,PC8,PC9 (GPIO_FullRemap_TIM3) 
	      
    TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Period=arr;    //设置自动重装载值
    TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Prescaler=psc;        //预分频系数
    TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;    //计数器向上溢出
    TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;        //时钟的分频因子,起到了一点点的延时作用,一般设为TIM_CKD_DIV1
    TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStrue);        //TIM3初始化设置(设置PWM的周期)
    
    TIM_OCInitStrue.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;        // PWM模式1:CNT < CCR时输出有效电平
    TIM_OCInitStrue.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;// 设置极性-有效电平为:高电平
    TIM_OCInitStrue.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;// 输出使能
    TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStrue);        //TIM3的通道3 PWM 模式设置

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);        //使能预装载寄存器
    
    TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);        //使能TIM3

本例子时使用PB0作为PWM的输出通道。也就是说TIM3_CH3的默认通道时PB0。

第一步、使能GPIOB组、AFIO、TIM3外设时钟

如果硬件上PB0被用作其他的功能模块使用,可以使用重映像功能。本离职中TIM3_CH3只能时PB0.

但是TIM3_CH2如果PA7被其他功能使用掉的话,可以使用重映像映射到其他的端口。

第二步、输出通道端口配置

重映射用不到!

第三步、定时器配置产生频率




查看RCC配置可以知道PCLK2为72MHZ

因为PCLK1的时钟通过2分频设置为36MHZ,所以到TIM2 3 4的时钟频率时36*2 = 72MHZ

这里面的预分频设置就是截图中的红框。

如果设置为7200-1,说明 计数器的时钟频率为72MHZ/7200 =10000HZ

TIM_Prescaler为什么要减1 ‌,主要是因为硬件会自动将设置的值加1,以防止预分频器(PSC)的值为0。在STM32中,预分频器(Prescaler)用于对输入时钟信号进行分频,从而降低定时器计数器的计数频率。预分频器的值(TIM_Prescaler)是一个无符号整数,它决定了输入时钟信号要经过多少次计数才会使定时器计数器加1。具体来说,当定时器的预分频器寄存器(TIMx_PSC)中的值为N时,输入时钟信号要经过N + 1个时钟周期,定时器计数器才会加1。因此,为了得到期望的分频系数,需要将计算得到的理论分频系数减1后再赋值给TIM_Prescaler‌

TIM_Period

TIM_Period的作用和设置方法

TIM_Period为什么要减1 ‌,主要是因为定时器的计数是从0开始的,当计数达到设定的值时才会产生中断或更新事件。因此,为了确保在计数到最后一个值时产生中断,需要将设定的值减1,这样计数器就可以在达到这个减1后的值时产生中断‌

TIM_Period代表定时器的自动重装载值(Auto-reload value),当定时器的计数值达到这个值时,定时器就会产生一个中断或更新事件。在实际使用中,需要将TIM_Period设置为所需计数值减去1,以确保在达到最大计数值时产生中断‌.

如果我们想要产生定周期为100HZ的PWM,我们可以设置为TIMx预分频后的频率/(TIM_Period设置为所需计数)值 -1(即 10000HZ/(100-1))

第四步、PWM输出配置

要特别注意TIM_OC3Init中的3表示的时TIMx定时器中的Channel3的意思。

第五步、使能预装载寄存器

第六步、使能定时器TIM3

第七步、应用中设置捕获比较寄存器

调节占空比

复制代码
TIM_SetCompare3(TIM3,4500);        //改变比较值TIM3->CCR2达到调节占空比的效果

TIM_SetCompare3中的3同样表示更改的是TIMx的通道3

相关推荐
智商偏低5 小时前
单片机之helloworld
单片机·嵌入式硬件
青牛科技-Allen6 小时前
GC3910S:一款高性能双通道直流电机驱动芯片
stm32·单片机·嵌入式硬件·机器人·医疗器械·水泵、
森焱森8 小时前
无人机三轴稳定控制(2)____根据目标俯仰角,实现俯仰稳定化控制,计算出升降舵输出
c语言·单片机·算法·架构·无人机
白鱼不小白8 小时前
stm32 USART串口协议与外设(程序)——江协教程踩坑经验分享
stm32·单片机·嵌入式硬件
S,D9 小时前
MCU引脚的漏电流、灌电流、拉电流区别是什么
驱动开发·stm32·单片机·嵌入式硬件·mcu·物联网·硬件工程
芯岭技术12 小时前
PY32F002A单片机 低成本控制器解决方案,提供多种封装
单片机·嵌入式硬件
youmdt12 小时前
Arduino IDE ESP8266连接0.96寸SSD1306 IIC单色屏显示北京时间
单片机·嵌入式硬件
嘿·嘘12 小时前
第七章 STM32内部FLASH读写
stm32·单片机·嵌入式硬件
Meraki.Zhang12 小时前
【STM32实践篇】:I2C驱动编写
stm32·单片机·iic·驱动·i2c
几个几个n15 小时前
STM32-第二节-GPIO输入(按键,传感器)
单片机·嵌入式硬件