HAL+Cube MX 学习之PWM

记录HAL库＋Cube MX的学习过程，不定期更新……

一、PWM’s introduction

PWM（Pulse width modulation脉冲宽度调制）是一种** 用数字信号控制模拟信号** 的一种技术，通过产生的高低电平（矩形波）来控制引脚的输出，从而可以控制lcd的亮与灭等，PWM是stm32定时器的一个重要应用，本文以产生一个频率为10kHz，占空比为20%为例说明。

二、Clock Configuration

首先进行时钟的配置，如图，在System view界面点击RCC进入时钟设置（与时钟有关的设置都在RCC中，不论是Cube MX或是库函数开发），HSE（外部高速时钟）选择Crystal/Ceramic Resonator（水晶/陶瓷 谐振器，可理解为时钟来源选择为外部晶振）（后续文章中可能会有关于晶振的学习记录，敬请期待！）


现在就可以将时钟频率设置为最大，stm32f103RC频率最大为72M。如果时钟来源不选择为外部晶振的话，频率最大只能选择为64M，可自行尝试。

三、Enable PWM

在左侧categories（分类）中的Times选项中选择TIM1（其它的也都可以），并在弹出的TIM1 Mode and Configuration中设置时钟来源为Internal Clock（内部时钟），Channel（通道）里选择PWM Generation CH1，至此所有的设置已经完成了。在设置Channel后Cube MX已经为产生PWM配置了对应的引脚 ，TIM通道以及Channel选择不同时引脚也会变化。
值得注意的是，PWM产生的操作不是对引脚GPIO的操作，所以不要在Pinout view中对芯片引脚进行操作。

四、PWM’s Configuration

要产生PWM有两个最重要的因素，一个是频率（即周期），一个是占空比（由于引脚产生的高电平时确定的，一般为3.3V，PWM的幅值也是确定的，在此不考虑）。我们要配置的主要是Counter Settings(计数设置)中的Prescaler（预分频）、Counter Period（计数周期），PWM Generation Channel1中的Pulse。
首先来理解PWM在单片机内部产生的机制，如图1，斜线表示定时器的计数，假设记到1000再从0开始重新计数，单片机的机制是设置一个比较值（Comparison value），其中一种方案是，当计数值小于这个值时，对相应引脚赋为低电平，计数值大于这个值时赋为高电平，于是引脚的输出就变成了图2，以此来实现PWM的输出，并通过改变比较值来调节PWM的占空比。

这里还有一个问题，就是前面说的计数值应该为多少合适，假设计数值只有10个，那么当比较值变化时，占空比就只能在在0%到100%之间以10%的幅度变化，如果，计数值为1000，那么当比较值变化时，占空比就能够在0%到100%之间以0.1%的幅度进行变化。计数值取得越大，PWM占空比精度越高，可以根据需要进行调节。

时钟原本的频率为72M，这里设置精度尽量高，Prescaler（预分频）设为1/8，Counter Period设为900 - 1，这样计数值为900，能保证精度。

下面设置比较值，900 x 20% = 180，所以这个值为180。这里要特别注意，因为前面在使能PWM时Channel1里设置的是PWM Generation CH1，意思是计数值小于比较值输出高电平，高于比较值输出低电平，而Channel1里的另一个选项PWM Generation CH1 N是取反的意思，勾选这个之后计数值小于比较值时输出低电平，高于计数值时输出高电平，与前文的讲述一致。（这里与我们的日常认知不同，重点）

五、Generate Code

在对Project进行一些命名等设置之后就可以直接生成代码了

六、Coding in MDK

在keil中需要写的代码很简单，简单到只有一行：HAL_TIM_PWM_Start(&htimx,TIM_CHANNEL_y); // 使能timx的通道y
这里用的是TIM1的Channel1，所以只需要把HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1); 插入到int main（）中即可（注意要写到main中，否则会报错）

七、Final Effect

用示波器对PA0进行测量（TIM1的Channel1对应的引脚为PA0）

哈，成功产生一个频率为20%的pwm！

————————————————2019.08.27———————————————

Supplement

通过另一个HAL库函数可以直接修改比较值从而起到改变PWM占空比的作用

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx, TIM_CHANNEL_y, z); // 修改timx的通道y的pwm比较值为z

比如想要让PWM占空比变为50%，只需修改z的值为450即可。通过这个函数，还可以让PWM占空比实时变化，只需要让z的值不断变化即可。（身边没有示波器，可自行验证……）