手把手教你基于RT-Thread Studio 使用STM32单片机的PWM外设

一、使用说明

目前我使用的是STM32L475系列单片机,是ali当时在PDD 50块钱卖的一个开发板,其他STM32单片机参考即可,这里会手把手教大家基于RTT Studio 来使用PWM。
工程链接奉上,Gitee链接

二、创建工程

1. 创建工程

首先大家打开RT-Thread Studio 来基于单片机创建工程。点击左上角文件,新建 RT-Thread项目
Project name就是项目名称,如果大家想自定义路径保存,就取消掉缺省位置然后自定义路径。
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2. 芯片参数设置

选择基于芯片,下面的参数需要大家根据自己的主板来选择,我这个板子 使用LPUART作为CMD输出,单片机型号,下载器比如JLINK或者STLINK等等都需要自己适配开发板。
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3. 下载设置

创建项目完成后大家可以先编译后下载进开发板测试一下 CMD的输出。
这里可以开启下载后自动软件复位。
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4. 编译 下载

大家在编译后就可以尝试下载。
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我使用的工具是XShell,可以看到复位后有启动log输出,就正常啦。
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三、修改时钟并配置串口

在创建工程的时候,RT-Thread Studio 默认使用的是内部低俗时钟,我们需要更改到外部高速时钟来提高MCU工作性能,后面PWM 的时钟外设也使用的是外部高速时钟。

1. 打开CUBEMX

双击工程中的CUBEMX图标,可以打开cubemx,如果没有安装请自行安装。
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2. 打开高速时钟

打开CUBEmx的 System Core,选择RCC配置,将HSELSE均设置为Crystal/Ceramic Resonator,然后点击左上角文件保存。

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3. 配置时钟树

打开 Clock Configuration
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锁相环PLL选择HSE,然后Clock Mux选择PLLCLK,PLLM数值选择合适的数值,这个一般都有参考,每种单片机时钟频率不同,大家可以搜索对应的时钟树设置。
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4. 打开LPUART

因为在创建工程时,默认打开了LPUART,但是使用cubemx获取代码后,LPUART是关闭的,我们需要重新打开LPUART。
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首先在右侧选择 PB10与PB11 为LPUART外设,然后在左侧 Connectivity -LPUART外设中将Mode选择为Asynchronous 模式,就已经成功打开了。

5. 获取代码

首先点击左上角文件 选择Save Project,然后点击右上角 Generate Code,代码获取完成后就可以关闭CubeMX了。

6. 修改时钟定义

刚才Cubemx已经帮我们生成了时钟代码,但是代码需要我们手动加入到 BSP中,找到cubemx 里的src 然后打开main.c文件。
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然后将 void SystemClock_Config(void) 这个函数内容复制到 drivers里的 drv_clk.c 文件中 void system_clock_config(void)
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7. 编译下载

这时候时钟已经修改完成了,可以编译下载应该是没有错误的。
有一个reboot的调用警告,这是因为目前FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS 这个函数已经没有调用了,
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MSH_CMD_EXPORT(reboot, Reboot System);

将这句代码替换掉上面的 FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS 即可。

四、配置PWM

1. 使能PWM

首先打开RT-Thread Settings 打开PWM驱动。
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选择组件,设备驱动程序,使能PWM,然后点击左上角保存。
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2. 配置时钟

配置时钟我们仍然需要使用CUBEMX工具,我目前要使用的PWM是A0引脚,将A0设置为TIM2的通道1

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然后选择Timers 的TIM2 将通道1 设置为 比较输出模式。然后点击左上角保存,右上角获取代码。

3. 修改驱动

这时候 CUBEMX已经帮我们生成了需要使用的代码,我们还需要将它修改到BSP里。
打开 cubemx的src文件夹,打开stm32l4xx_hal_msp.c,将以下三个函数的实现全部剪贴到drivers的board.c的最下面
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void HAL_TIM_OC_MspInit(TIM_HandleTypeDef* htim_oc)

void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef* htim)

void HAL_TIM_OC_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* htim_oc)

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4. 修改调用

打开drivers 里的 drv_pwm.c 找到 stm32_hw_pwm_init这个函数,在TIM初始化之前初始化以下时钟引脚。
在图里所示的位置调用这个函数。

HAL_TIM_OC_MspInit(tim);

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5. 配置PWM通道

这时候PWM的驱动就已经做好了,打开board.h ,打开需要使用的PWM通道
比如你使用的是TIM1,就是 pwm1, 通道同理。

#define BSP_USING_PWM2
#define BSP_USING_PWM2_CH1

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6. 保存编译

这时候我们需要使用的驱动已经全部构建完成了,接下来就使用RT-Thread的接口来完成用户代码吧。

五、用户代码

1. 新建一个.c文件来存放用户代码,名字随便起,我放在了applications里,文件格式一定要加.c

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2. PWM相关API

1. 查找设备

rt_device_t rt_device_find(const char* name);

这个API会返回设备句柄

2. 设置PWM参数

rt_err_t rt_pwm_set(struct rt_device_pwm *device,
int channel,rt_uint32_t period,rt_uint32_t pulse);

*struct rt_device_pwm device PWM设备句柄

int channel PWM通道数

rt_uint32_t period PWM周期,单位ns

rt_uint32_t pulse PWM脉冲宽度,单位ns

如果设置成功,会返回RT_EOK,

频率= 1000000000/period
占空比 = pulse/period

3. 使能PWM通道

rt_err_t rt_pwm_enable(struct rt_device_pwm *device, int channel);

*struct rt_device_pwm device 这是设备句柄

int channel PWM通道数

如果使能正常的话会返回RT_EOK,其他错误就是使能失败。

3. PWM用户Demo

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-03-13     desktop       the first version
 */

#include 
#include 

//设置log文件
#define DBG_TAG "pwm_test.c"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include 


#define PWM_DEV_NAME "pwm2" /* PWM 设 备 名 称 */
#define PWM_DEV_CHANNEL 1
struct rt_device_pwm *pwm_dev; /* PWM 设 备 句 柄 */

static int pwm_test(void)
{
    rt_uint32_t period , pulse;
    //设置周期及 脉冲长度
    period = 200000;
    pulse = 100000;
    pwm_dev = (struct rt_device_pwm*)rt_device_find(PWM_DEV_NAME); //查找PWM设备

    //配置PWM
    rt_pwm_set(pwm_dev, PWM_DEV_CHANNEL, period, pulse);    //占空比应该是50%

    if (rt_pwm_enable(pwm_dev, PWM_DEV_CHANNEL) == RT_EOK)
    {
        LOG_D("PWM Init is ok \t\n");
        return RT_EOK;
    }

    return RT_EOK;

}


MSH_CMD_EXPORT(pwm_test, pwm device sample);

代码注释基本上已经写清楚啦,我用的是TIM2的通道1,就是pwm2的通道1,大家可以参考这个Demo。

4. 命令行调用

完成了代码,我们编译下载进单片机,打开命令行 输入help命令,可以将main中的log日志代码删除掉,不然会一直弹 Hello RT-Thread
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可以看到help 显示的命令, pwm_test就是我们刚才用户代码的命令,
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输入命令后LOG会提示 PWM Init is ok
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然后我用逻辑分析仪抓一下 PWM波形,应该是50%占空比。
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六、总结

RT-Thread的驱动代码框架用起来非常简单,比标准库开发起来好用很多,外设学习完就继续学习内核,手把手系列教程也会继续更新呦。

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