STM32F4--PWM控制LED忽明忽暗（呼吸灯）

一、实验原理

 分析：时钟84Mhz,分频84，ARR设置500，计数器得到的时钟84M/84=1 Mhz,计数一次时间为0.5ms.在主函数中，我设置的修改时间是2ms一次，如图，设置PWM1模式，输出极性低电平有效。即当计数值小于比较值，输出低电平。修改前，CCR的值比较小，输出低电平的时间短，在2ms时间里，获得的平均电压小，LED亮度较暗。修改CCR的值，这样输出低电平的时间长，LED的平均电压高，灯光亮度变亮，以此类推，每隔2ms修改一次数值，低电平的占比越来越高，直到和ARR相等，达到最亮状态。然后递减，亮度接着慢慢变暗，循环往复，达到呼吸灯的效果。

二、程序配置分析

第一步：使能定时器14的时钟和GPIO口的时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);  	//开启定时器TIM14时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); 	//开启GPIOF的时钟，要使用某个IO口必须要对时钟进行使能	
//不作为普通的引脚，而是作为定时器外设的引脚
GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用为定时器14

分析：首先，实验的目的是用PWM去控制LED的明暗，这里我们选用的是正点F407开发板，LED0(红灯)对应的引脚是PF9,查询芯片手册可知，PF9可作为定时器14的CH1通道的输出，因此这里选择使用定时器14，理所当然地，我们要开启GPIOF和定时器14的时钟。

此外，这里的PF9不再作为普通的输入输出I/O口，而是作为定时器14这个内置外设的端口，自然要用到端口复用，即将GPIOF9端口复用为定时器14的端口。

补充端口复用概念：

STM32F4 系列微控制器 IO 引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允

许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的 IO 口。这样可以确保共用同一个 IO 引脚的外设之

间不会发生冲突。

每个 IO 引脚都有一个复用器，该复用器采用 16 路复用功能输入（AF0 到 AF15），可通过

GPIOx_AFRL(针对引脚 0-7)和 GPIOx_AFRH（针对引脚 8-15）寄存器对这些输入进行配置，每四 位控制一路复用：

1）完成复位后，所有 IO 都会连接到系统的复用功能 0（AF0）。

2）外设的复用功能映射到 AF1 到 AF13。

3）Cortex-M4 EVENTOUT 映射到 AF15。

如上图：每一个引脚里面相当于有16个开关，就像单刀多掷开关，左边拨到哪个功能上，引脚x就被连接到了不同的外设。

第二步：初始化GPIOF

    //初始化GPIOF9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;           //GPIOF9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);               //初始化PF9

分析：首先选择初始化的引脚，这里选择PF9，然后设置为复用功能，设置I/O口输出速度

这里重点降设置上拉

同 STM32F1 一样，STM32F4 的 IO 可以由软件配置成如下 8 种模式中的任何一种：

1、输入浮空：一般多用于外部按键输入

2、输入上拉：没有输入信号的时候默认输入高电平

3、输入下拉：没有输入信号的时候默认输入低电平

4、模拟输入

5、开漏输出

6、推挽输出

7、推挽式复用功能

8、开漏式复用功能

硬件原理图：

由硬件原理可知  LED0=0;   //点亮LED0，所以默认引脚PF9引脚为上拉，也就是为高电平，此时LED0出于熄灭状态，只有LED0熄灭（关于为什么设置上拉or下拉，这里只是个人理解，欢迎大家指正）

第三步：初始化定时器14

    //初始化定时器
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//时钟分频因子 	
	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器14

 分析：在开启了 TIM14 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。

第一个参数PSC：定时器分频系数，操作的是预分频寄存器（TIMx_PSC）。该寄存器用于设置对时钟进行分频，然后提供给计数器，作为计数器的时钟。

当 APB1 的时钟分频系数为1的时候，通用定时器 TIMx 的时钟就等于 APB1 的时钟，即42Mhz

当 APB1 的时钟分频系数不是1的时候 ，通用 定时器 TIMx 的时钟是 APB1 时钟的 2 倍，也就是84Mhz。

第二个参数自动重装载值：对应操作的是自动重装载寄存器（TIMx_ARR），作用是设置定时器计数到哪个值会溢出然后从新计数

例如分频系数为8400，那么时钟频率就是84Mhz，分频后计数器得到的时钟频率为84Mhz/8400=10000hz=10khz,也就是计数器计数一次的时间是1/10000s,自动重装值设置为5000，那么定时器周期就是1/10000*5000=0.5s。

第三个参数设置计数方式：可以设置为向上计数， 向下计数方式还有中央对齐计数方式，比较常用的是向上计数模式 TIM_CounterMode_Up 和向 下计数模式 TIM_CounterMode_Down。

第四个参数设置时钟分频因子，注意和时钟分频系数是两码事。

最后根据以上设置的参数初始化定时器14。

第四步：初始化TIM14 Channel1 PWM模式    

	//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 CCER
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性低
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1

分析：设置 TIM14_CH1 为 PWM 模式（默认是冻结的），因为我们的 DS0 是低电 平亮，而我们希望当 CCR1 的值小的时候，DS0 就暗，CCR1 值大的时候，DS0 就亮，所以我 们要通过配置 TIM14_CCMR1 的相关位来控制 TIM14_CH1 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 1，所以使用的函数是 TIM_OC1Init()。

第一个参数：设置模式是 PWM 还是输出比较，这里我们是 PWM1模式时，在向上计数时候

     当计时器值小于比较器设定值时，则TIMX输出脚此时输出有效电位。

     当计时器值大于或等于比较器设定值时，则TIMX输出脚此时输出无效电位。

此时输出的电平高低还是不确定的，只是设置输出在低于或者高于比较值CCR1时是否有效。

第二个参数：CCER:CC1E位：输入/捕获1输出使能。0：关闭，1：打开。要想 PWM 从 IO 口输出，这个位必须设置为 1

第三个参数：具体输出是高电平还是低电平，要设置TIM14_ CCER 寄存器中的CCER:CC1P位：输入/捕获1输出极性。0：高电平有效，1：低电平有效。

 按照以上参数，初始化结构体

第五步：使能TIM14在CCR1上的预装载寄存器

TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM14在CCR1上的预装载寄存器

分析：4个通道的捕获/比较寄存器，有两个寄存器，CCRx的预装载寄存器和影子寄存器 ，从CCRx的预装载寄存器传送到影子寄存器，有两种方式：一种是修改后立即执行新的比较值，一种是在下一个周期改变比较值。这个函数的作用是设定以哪种方式更新比较值CCR1

 

第六步：ARPE使能

TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);//ARPE使能 

分析：主要作用是ARR预装载寄存器传送到影子寄存器。这个函数的作用是确定以何种方式修改的ARR，也就是设定的计数值.TIM_ARRPreloadConfig函数是修改CR1->APRE位 根 据 TIMx_CR1 寄存器中 APRE 位的设置：APRE=0 时，预装载寄存器的内容可以随时传送到影 子寄存器，此时 2 者是连通的；而 APRE=1 时，在每一次更新事件（UEV）时，才把预装载寄 存器（ARR）的内容传送到影子寄存器。具体可看：http://t.csdn.cn/6U3Mh

 

第七步：使能TIM14，配置都好了，还得打开开关，相当于家里装修好了，现在要开门接客了。

TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);  //使能TIM14

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                                       完 整 代 码

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初始化代码：

void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
{		 					 
	//此部分需手动修改IO口设置
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);  	//开启定时器TIM14时钟    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); 	//开启GPIOF的时钟，要使用某个IO口必须要对时钟进行使能	
	//不作为普通的引脚，而是作为定时器外设的引脚
	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用为定时器14
	//初始化GPIOF9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;           //GPIOF9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9
	//初始化定时器
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//时钟分频因子 	
	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器14
	
	//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //TIM14_CCRM1_OCM1[2:0]选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //TIM14_CC1E_比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //TIM14_CCER_CC1P 输出极性:TIM输出比较极性低
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);  //TIM14_CCRM1_OC1P1 使能TIM14在CCR1上的预装载寄存器
 
     TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);//ARPE使能 --TIMx_CR1_ARPE 寄存器
	
	TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);  //使能TIM14---TIMx_CR1_CEN 寄存器
 
										  
} 

主函数代码：

int main(void)
{ 
	u16 led0pwmval=0;    
	u8 dir=1;
	//NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	//uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200
 	TIM14_PWM_Init(500-1,84-1);	//84M/84=1Mhz的计数频率,重装载值500，所以PWM频率为 1M/500=2Khz.     
   while(1) //实现比较值从0-300递增，到300后从300-0递减，循环
	{
 		delay_ms(2);	 //不延时还真不行
		if(dir) led0pwmval++;//dir==1 led0pwmval递增
		else led0pwmval--;	//dir==0 led0pwmval递减 
 		if(led0pwmval>300)dir=0;//led0pwmval到达300后，方向为递减
		if(led0pwmval==0)dir=1;	//led0pwmval递减到0后，方向改为递增
 
		TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);	//修改比较值，修改占空比
	}
}