STM32pwm 时钟 配置 周期 频率 关系配置原理

一 概念

PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的电子信号调制技术，用于控制电子设备中的电平和电流。它通过调整脉冲的宽度来控制信号的平均功率。

在PWM信号中，一个周期由一个固定的频率确定，称为PWM频率。每个周期内，脉冲的高电平时间称为占空比，表示高电平时间与周期时间的比例。占空比决定了输出信号的平均功率。

PWM常用于控制电机的转速、调节LED的亮度、产生音频信号等应用中。通过调整PWM的占空比，可以实现精确的控制和调节效果。

在微控制器中，常见的做法是使用定时器来生成PWM信号。通过调整定时器的周期和占空比，可以实现不同的PWM输出。

二 时钟

在stm32中，我们初始化配置的时钟一般是有默认配置的，如果你的板卡参数与默认参数不一致

则有可能造成pwm波稳定性的差异问题

当pll配置错误时，通过cubemx可以看出，时钟是有很大的偏差

 计算公式

PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N 

三 周期频率

在PWM中，以下是周期、频率、时钟频率和预分频值之间的关系：

1. 周期（Period）：周期是PWM信号一个完整周期的时间长度，通常用时间单位表示，如秒或微秒。周期决定了PWM信号的重复时间。

2. 频率（Frequency）：频率是PWM信号的周期数与时间的倒数，通常以赫兹（Hz）表示。频率表示了PWM信号的重复次数或周期数。

   频率 = 1 / 周期

3. 时钟频率（Clock Frequency）：时钟频率是用于驱动PWM生成的定时器的时钟速度。它决定了定时器每个时钟周期的长度。时钟频率通常以赫兹（Hz）表示。

4. 预分频值（Prescaler Value）：预分频值是定时器的分频因子，用于将时钟频率分频为更低的频率。预分频值决定了定时器每个时钟周期的长度。

   实际时钟频率 = 时钟频率 / 预分频值

   注意：有些微控制器的定时器可能直接提供了分频功能，而不需要额外的预分频设置。

关系示例：

假设我们希望生成一个周期为10毫秒（ms）的PWM信号，并且使用时钟频率为84MHz。我们可以按照以下步骤确定预分频值：

1. 确定目标频率：

   目标频率 = 1 / 周期 = 1 / 0.01s = 100 Hz

2. 确定定时器的时钟频率：

   时钟频率 = 84 MHz

3. 计算预分频值：

   预分频值 = 时钟频率 / 目标频率 = 84,000,000 Hz / 100 Hz = 840,000

   这意味着我们需要将时钟频率分频为840,000 Hz。

请注意，具体的计算方法可能因微控制器型号和定时器配置而有所不同。以上示例仅提供了一种基本的计算思路，具体的实现可能需要根据实际情况进行调整。

四 例程

当需要配置 STM32标准库（Standard Peripheral Library）生成 PWM 信号时，可以按照以下步骤进行配置。请注意，下面的代码是基于 STM32F4 系列单片机的标准库代码示例。

1. 配置定时器的时钟：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

这将使能 TIM3 定时器的时钟。

1. 配置 GPIO 引脚作为 PWM 输出：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; // 假设使用 GPIOA 的 Pin 6 作为 PWM 输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM3); // 将 GPIO 引脚映射到 TIM3

这将配置 GPIOA Pin 6 为复用功能，并将其映射到 TIM3。

1. 配置定时器为 PWM 模式：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 不使用预分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 59999; // 设置周期，根据目标频率计算得出 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

这将配置 TIM3 定时器的基本参数，包括不使用预分频、设置周期（根据目标频率计算得出）等。

1. 配置定时器的通道为 PWM 模式并设置占空比：

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 30000; // 设置占空比，根据需要调整 TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 使能预加载寄存器

这将配置 TIM3 的通道 1 为 PWM 模式，并设置输出极性和占空比（根据需要进行调整）。

1. 启动定时器：

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

这将启动 TIM3 定时器，开始生成 PWM 信号。

五 整体代码

#include "stm32f4xx.h"

void TIM3_PWM_Configuration(void)
{
  // Step 1: Enable the TIM3 clock
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

  // Step 2: Configure GPIO pins as PWM output
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; // Assuming using GPIOA Pin 6 as PWM output
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM3); // Map GPIO pin to TIM3

  // Step 3: Configure TIM3 in PWM mode
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;                   // No prescaler
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 59999;                 // Set period, calculate based on desired frequency
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

  // Step 4: Configure TIM3 channel as PWM output and set duty cycle
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 30000; // Set duty cycle, adjust as needed
  TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
  TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // Enable preload register

  // Step 5: Enable TIM3
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

int main(void)
{
  // Initialize the system

  // Configure TIM3 for PWM
  TIM3_PWM_Configuration();

  while (1)
  {
    // Your application code here
  }
}