STM32单片机PWM输出学习

STM32单片机PWM输出学习

PWM原理：
PWM表示脉冲宽度调制，它是一系列脉冲，这些脉冲将以方波的形式出现。也就是说，在任何给定的时间点，波型要么是高电平或者是低电平。对于PWM信号我们需要关注两个与之相关的重要参数，一个是PWM占空比，另一个是PWM信号的频率。
占空比 =接通时间 / (接通时间 + 断开时间)

也就是说，通过控制从0%到100%的占空比，我们可以控制PWM信号的“接通时间”，从而控制信号的宽度。由于我们可以通过调节脉冲信号的宽度控制接通时间，所以将这种控制方式称为“脉冲宽度调制”。

频率 = 1 / 总持续时间
总持续时间 = 接通时间 + 断开时间

PWM信号的频率决定了PWM完成一个信号周期的速度。周期是指PWM信号完成一个接通和关闭的时间。

【单片机STM32】通用定时器的PWM输出原理

在PWM输出模式下，除了CNT（计数器当前值）、ARR（自动重装载值）之外，还多了一个值CCRx（捕获/比较寄存器值）。

当CNT小于CCRx时，TIMx_CHx通道输出低电平；
当CNT等于或大于CCRx时，TIMx_CHx通道输出高电平。

PWM的通道概览 未写完

PWM输出的模式区别
通过设置寄存器TIMx_CCMR1的OC1M[2:0]位来确定PWM的输出模式：

PWM模式1：在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平(OC1REF=1)。
PWM模式2：在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

注意：PWM的模式只是区别什么时候是有效电平，但并没有确定是高电平有效还是低电平有效。这需要结合CCER寄存器的CCxP位的值来确定。

***PWM的计数模式***向上或向下计数

自动加载的预加载寄存器

PWM相关配置寄存器
捕获/比较模式寄存器1（TIMx_CCMR1）

捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

PWM相关配置库函数

1个输出初始化函数

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

作用：在四个通道中选择一个，初始化PWM输出模式、比较输出极性、比较输出使能、比较值CCRx的值。

1个参数设置函数

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

作用：在四个通道中选择一个，设置比较值。通常在初始化函数中已经设置了比较值，此函数用于除初始化之外的修改。

2个使能函数

void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

作用：前者在四个通道中选择一个，使能输出比较预装载，后者使能自动重装载的预装载寄存器允许位。

PWM的一般步骤

1. 使能定时器和相关IO口时钟。调用函数：RCC_APB1PeriphClockCmd()；RCC_APB2PeriphClockCmd()；

2. 初始化IO口为复用功能输出。调用函数：GPIO_Init()；

3. 这里我们是要把PB5用作定时器的PWM输出引脚，所以要重映射配置，所以需要开启AFIO时钟。同时设置重映射。调用函数：RCC_APB2PeriphClockCmd()；GPIO_PinRemapConfig()；

4. 初始化定时器。调用函数：ARR，PSC等：TIM_TimeBaseInit()；

5. 初始化输出比较参数。调用函数：TIM_OC2Init()；

6. 使能预装载寄存器。调用函数：TIM_OC2PreloadConfig()；

7. 使能定时器。调用函数：TIM_Cmd()；

8. 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果。调用函数：TIM_SetCompare2()。

下面按照这个一般步骤来进行一个简单的PWM输出程序：

//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
//psc：时钟预分频数

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
	
 
}

 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
   	while(1)
	{
     
 		delay_ms(10);	 
		if(dir)led0pwmval++;
		else led0pwmval--;
 
 		if(led0pwmval>300)dir=0;
		if(led0pwmval==0)dir=1;										 
		TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);		   
	}	 
 }

NOTE：
关键参数设置：
初始化时钟参数结构体中：

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr
自动重装载寄存器的值arr

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc
分频系数

输出的PWM频率 Hz72M为STM32最高晶振频率

PWM输出舒适化函数
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =arr * Duty （Pluse脉宽）

PWM占空比 = Duty（≤100%）