STM32F103 实验 PWM输出

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本文,在上一章的基础上,将介绍如下内容

  • PWM输出实验

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正文


实验目的

使用TIM3的通道2,把通道2重映射到PB5,产生PWM来控制DS0的亮度

实验内容

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。

STM32 的定时器除了 TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定 时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4 路的 PWM 输出,这样,STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出!

要使 STM32 的通用定时器 TIMx 产生 PWM 输出,除了上一章介绍的寄存器外,我们还会 用到 另外3 个寄存器。


寄存器

捕获/比较模式寄存器(TIMx_CCMR1/2)

TIMx_CCMR1 控制 CH1 和 2,而 TIMx_CCMR2 控制 CH3 和 4。

在这里插入图片描述
上面一层对应输出而下面的则对应输入。。这里我们需要说明的是模式设置位 OCxM,此部分由 3 位组成。 总共可以配置成 7 种模式,我们使用的是 PWM 模式,所以这 3 位必须设置为 110/111。这两种 PWM 模式的区别就是输出电平的极性相反。
STM32F103 实验 PWM输出_第1张图片
STM32F103 实验 PWM输出_第2张图片
STM32F103 实验 PWM输出_第3张图片

捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER)

在这里插入图片描述

该寄存器比较简单,我们这里只用到了 CC2E 位,该位是输入/捕获 2 输出使能位,要想 PWM 从 IO 口输出,这个位必须设置为 1,所以我们需要设置该位为 1。


捕获/比较寄存器(TIMx_CCR1~4)

该寄存器总共有 4 个,对应 4 个 输通道 CH1~4。下面以CCR1为例
STM32F103 实验 PWM输出_第4张图片
在输出模式下,该寄存器的值与 CNT 的值比较,根据比较结果产生相应动作。利用这点, 我们通过修改这个寄存器的值,就可以控制 PWM 的输出脉宽了。

我们要利用 TIM3 的 CH2 输出 PWM 来控制 DS0 的亮度,但是 TIM3_CH2 默认是接在 PA7 上面的,而我们的 DS0 接在 PB5 上面,如果普通 MCU,可能就只能用飞线把 PA7 飞到 PB5 上来实现了,不过,我们用的是 STM32,它比较高级,可以通过重映射功能,把 TIM3_CH2 映射到 PB5 上。


复用重映射和调试 IO 配置寄存器(AFIO_MAPR)

STM32F103 实验 PWM输出_第5张图片
我们这里用到的是 TIM3 的重映射,从上图可以看出,TIM3_REMAP 是由[11:10]这 2 个位 控制的。

STM32F103 实验 PWM输出_第6张图片

默认条件下,TIM3_REMAP[1:0]为 00,是没有重映射的,所以 TIM3_CH1~TIM3_CH4 分 别是接在 PA6、PA7、PB0 和 PB1 上的,而我们想让 TIM3_CH2 映射到 PB5 上,则需要设置 TIM3_REMAP[1:0]=10,即部分重映射,这里需要注意,此时 TIM3_CH1 也被映射到 PB4 上了。




相关步骤

1) 开启TIM3时钟以及复用功能时钟,配置PB5为复用输出

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //复用时钟使能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输

2) 设置TIM3_CH2重映射到PB5上

	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //第一个 入口参数可以理解为设置重映射的类型
	//TIM3 部分重映射入口参数为 GPIO_PartialRemap_TIM3

3) 初始化 TIM3,设置 TIM3 的 ARR 和 PSC

在开启了 TIM3 的时钟之后,我们要设置 ARR 和 PSC 两个寄存器的值来控制输出 PWM 的 周期。

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式 
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 TIMx 的 

4) 设置 TIM3_CH2 的 PWM 模式,使能 TIM3 的 CH2 输出

通过配置 TIM3_CCMR1 的相关位来控制 TIM3_CH2 的模式。在库函数中,PWM 通道设 置是通过函数 TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()来设置的,不同的通道的设置函数不一样,这里我 们使用的是通道 2,所以使用的函数是 TIM_OC2Init()。

	void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)typedef struct {   
		uint16_t TIM_OCMode;	//设置模式是 PWM 还是输出比较,这里我们是 PWM 模式,TIM_OCMode_PWM2
		uint16_t TIM_OutputState;	//比较输出使能,也就是使能 PWM 输出到端口。 TIM_OutputState_Enable
		uint16_t TIM_OutputNState; */   
		uint16_t TIM_Pulse;            
		uint16_t TIM_OCPolarity;       //设置极性是高还是低,TIM_OCPolarity_High
		uint16_t TIM_OCNPolarity;      
		uint16_t TIM_OCIdleState;     
		uint16_t TIM_OCNIdleState;   //其他参数是高级定时器TIM1和TIM8才会用到
	} TIM_OCInitTypeDef; 

5) 使能 TIM3

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能 TIM3 

6) 修改 TIM3_CCR2 来控制占空比

最后,在经过以上设置之后,PWM 其实已经开始输出了,只是其占空比和频率都是固定 的,而我们通过修改 TIM3_CCR2 则可以控制 CH2 的输出占空比。继而控制 DS0 的亮度。
修改 TIM3_CCR2 占空比的函数是:

	void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)

STM32F103 实验 PWM输出_第7张图片



相关代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
 
int main(void)
{		
	u16 led0pwmval=0;
	u8 dir=1;	
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
	LED_Init();			     //LED端口初始化
	TIM3_PWM_Init(899,0);	 //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz,周期的倒数
	while(1)
	{
		delay_ms(10);	 
		if(dir)led0pwmval++;
		else led0pwmval--;

		if(led0pwmval>300)dir=0;
		if(led0pwmval==0)dir=1;										 
		TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);		   
	}	 
}
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5    
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形	GPIOB.5
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	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

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
}

总结

下一篇是关于输入捕获,我个人觉得学的越多,越会发现自己的不足;下次更新本文,加点自己的想法上去。

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