STM32配置PWM完成呼吸灯

一、PWM介绍

01 简介

• 脉冲宽度调制（英语：Pulse-width modulation，缩写：PWM），简称脉宽调制，是将模拟信号转换为脉波的一种技术，一般转换后脉波的周期固定，但脉波的工作周期会依模拟信号的大小而改变。
• 在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的的模拟参量，常应用于电机控速等领域
• 参数：频率、分辨率=占空比变化步距、占空比=Ton / Ts

02 呼吸灯工作原理

呼吸灯：顾名思义，灯光的亮度在控制下不断的在亮和灭之间逐渐变化，感觉好像是人在呼吸。控制LED的亮度总体有两种方法，一种是给LED灯上施加模拟信号（可以串接可调电阻或DAC输出模拟信号），通过改变流经LED上的电流控制LED灯的亮度；另一种是使用PWM，给LED灯上施加数字信号，通过调整数字信号的占空比（调整占空比 = 调整有效值）来控制LED灯的亮度。这里我们的呼吸灯就是采用第二种PWM的方法实现。

PWM脉冲宽度调制，是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。通过改变PWM的占空比从而改变输出电平的有效值，在LED的亮度上反应出来，如果占空比能够由小变大再变小，在LED上反应出的效果就是呼吸灯的效果。

如上图所示，脉冲信号的周期为T，高电平脉冲宽度为t，占空比为t/T。为了实现PWM脉宽调制，我们需要保持周期T不变，调整高电平脉宽t的时间，从而改变占空比。

• 当t = 0时，占空比为0%，因为我们的LED硬件为低电平点亮，所以为最亮的状态。
• 当t = T时，占空比为100%，LED灯为最暗（熄灭）的状态。

03 PWM模式

脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。 在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位写入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)，能够独立地设置每个OCx输出通道产生一路PWM。必须设置TIMx_CCMRx寄存器OCxPE位以使能相应的预装载寄存器，最后还要设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位，(在向上计数或中心对称模式中)使能自动重装载的预装载寄存器。 仅当发生一个更新事件的时候，预装载寄存器才能被传送到影子寄存器，因此在计数器开始计数之前，必须通过设置TIMx_EGR寄存器中的UG位来初始化所有的寄存器。 OCx的极性可以通过软件在TIMx_CCER寄存器中的CCxP位设置，它可以设置为高电平有效或低电平有效。TIMx_CCER寄存器中的CCxE位控制OCx输出使能。详见TIMx_CCERx寄存器的描述。 在PWM模式(模式1或模式2)下，TIMx_CNT和TIMx_CCRx始终在进行比较，(依据计数器的计数方向)以确定是否符合TIMx_CCRx≤TIMx_CNT或者TIMx_CNT≤TIMx_CCRx

模式	描述
冻结	CNT=CCR时，REF保持为原状态
匹配时置有效电平	CNT=CCR时，REF置有效电平
匹配时置无效电平	CNT=CCR时，REF置无效电平
匹配时电平翻转	CNT=CCR时，REF电平翻转
强制为无效电平	CNT与CCR无效，REF强制为无效电平
强制为有效电平	CNT与CCR无效，REF强制为有效电平
PWM模式1	向上计数：CNT
	向下计数：CNT>CCR时，REF置无效电平，CNT≤CCR时，REF置有效电平
PWM模式2	向上计数：CNT
	向上计数：CNT

04 PWM基本结构

05 参数计算

06 STM32F103C8T6的PWM引脚

并不是每个引脚都可以输出PWM的波形，每个引脚都有不同的复用功能，下图可以清晰看出每个引脚的功能服用，容量越大的STM32芯片，引脚越多，可以用来配置的TIM定时器越多，可以输出的PWM引脚也就更多一点。

二、HAL库呼吸灯小练习

01 题目要求

使用TIM3和TIM4，分别输出一个PWM波形，驱动一个外接的LED灯以及最小开发板上已焊接的LED（固定接在 PC13 GPIO端口），实现2个 LED呼吸灯的效果

02 配置CubeMX

1. 创建项目