STM TIM（二）输出比较

STM TIM（二）输出比较

输出比较简介

• OC（Output Compare）输出比较

• 输出比较可以通过比较CNT（CNT计数器）与CCR寄存器（捕获/比较寄存器）值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形

  • 比较CNT和CCR的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的一个值，当CNT大于CCR、小于CCR或者等于CCR时，输出就会对应置1或置0。这样就可以输出一个电平不断跳变的PWM波形了。

• 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道

• 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

PWM简介

• PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制

• 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，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域

• PWM参数：

• 频率 = 1 / T_S 占空比 = T_ON / T_S 分辨率 = 占空比变化步距

输出比较通道（高级）

• 通常在外面要接一个最基本的推挽输出的电路，MOS管左边是控制极，比如说给高电平就导通，低电平就断开，中间是输出。

• 上管导通，下管断开，输出就是高电平

• 下管导通，上管断开，输出就是低电平

• 上下管都导通，电源短路，不允许

• 上下管都断开，输出就是高阻态

• 如果有两个这样的推挽电路，就构成了H桥电路，就可以控制直流电机正反转了，如果有三个这样的推挽电路，就可以用于驱动三相无刷电机了。

• 直接控制这个电路，需要有两个控制级，并且这两个控制级电平是相反的，也就是互补，因为上管导通，下管就必须断开，下管导通，上管就必须断开。

• OC1和OC1N就是两个互补的输出端口，分别控制上管和下管的导通和关闭。
• 切换上下管导通状态时，如果在上管关断的瞬间，下管立刻就打开，可能会因为器件的不理想，上管还没完全关断，下管就已经导通了，出现了短暂的上下管同时导通的现象，这会导致功率损耗，引起器件发热。
• 为了避免这个问题，就有了死区生成电路，它会在上管关闭的时候，延迟一小段时间，再导通下管，下管关闭的时候，延时一小段时间，再导通上管。这样就可以避免上下管同时导通的现象了。这就是死区生成和互补输出的用途。

输出比较通道（通用）

• CNT计数器和CCR1第一路的捕获/比较寄存器进行比较，当CNT>CCR1，或者CNT=CCR1时，就会给输出模式控制器传一个信号，然后输出模式控制器就会改变它输出OC1REF的高低电平，REF（reference 参考信号）信号实际上就是指信号的高低电平。
• REF信号
  • 往上面这一路，可以前往主模式控制器，可以把REF映射到主模式的TRGO输出上去。
  • 一般走下面这一路，到达极性选择器，给TIMx_CCER寄存器的CC1P位写0，信号就会往上走，电平不翻转；写1，信号就会往下走，通过非门取反，输出的信号就是输入信号高低电平翻转后的信号。极性选择，就是选择是否要将输入的高低电平翻转后输出。
• 输出使能电路，选择是否输出。
• OC1引脚，就是CH1通道的引脚，在引脚定义表中就可以直到具体是哪个GPIO口了。
• ETRF输入，是定时器的一个小功能，一般不用

输出比较模式

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：CNTCCR时，REF置无效电平，CNT≤CCR时，REF置有效电平
PWM模式2	向上计数：CNTCCR时，REF置有效电平，CNT≤CCR时，REF置无效电平

PWM基本结构

以PWM模式1为例

• 时基单元和运行控制部分
• 输出比较单元，总共有4路
  • CCR捕获/比较寄存器，CCR由我们自己设定，CNT不断自增运行，同时CCR和CNT不断进行比较。
  • 输出模式控制器（PWM模式1）
    • CNT
    • CNT≥CCR时，REF置无效电平
• 右上角该图
  • 蓝色线代表CNT的值
  • 黄色线代表ARR的值
  • 红色线代表CCR的值
  • 绿色线代表REF输出的值

PWM工作流程

• 蓝色线从0开始自增，一直增到ARR，也就是99，之后清0继续自增。CNT
• 输出的REF就是一个频率可调，占空比也可调的PWM波形，最终再经过极性选择，输出使能，最终通向GPIO口。

参数计算

• PWM频率： Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

  • 对应计数器的一个溢出更新周期，PWM的频率就等于计数器的更新频率

• PWM占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)

• PWM分辨率（占空比最小的变化步距）： Reso = 1 / (ARR + 1)

舵机简介

• 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置

• 输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms

硬件电路

直流电机及驱动简介

• 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转

• 直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，d

• TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向

硬件电路