STM32物联网实战开发（6）——PWM驱动LED灯

PWM驱动LED灯

        之前是使用标准库函数配置引脚输出PWM控制呼吸灯，因为开发板上的蜂鸣器是有源的，所以这次还是用来确定LED灯，这次使用的是HAL库，用CubeMX软件初始化PWM功能

PWM输出原理

Period：周期，单位是秒

Duty：占空比

CubeMX配置
        因为PB0引脚是定时器3的通道3，定时器3是通用定时器，也有PWM输出功能，所以在软件中对TIM3进行初始化

        主要就是要设定定时器时钟的分频值PSC，自动重载值ARR，因为定时器时钟确定后，每计数一次的时间也定了，从0向上计数到ARR的值，就是一个PWM周期

在PB0引脚选择TIM3_CH3
 

开启通用定时器3的时钟源，选择内部时钟，通道3的PWM功能 

 配置时基单元和PWM输出通道

        预分频系数PSC设置为71，也可以写为72000000/1000000-1，设置定时器的时钟为1MHz，因为72MHz的晶振振72次是1us（72分频），1/1us = 1/0.000001s = 1000000Hz = 1Mz

        自动重载值ARR为999，也就是从0计数到999，每计数一次是1us，共1000次，所以1000 * 1us = 1ms，所以PWM信号的周期就是1ms，换算成频率就是1KHz

        配置PWM输出通道时，Pulse设置的就是CCR的值，当CNT计数值小于CRR时，会输出一个有效电平，是高电平有效还是低电平有效要看CH Polarity(CH通道极性)选择，如果选择为高电平，则该有效电平就是高电平，如果选择低电平则该有效电平就是低电平；（一定要看你的硬件电路是高电平有效，还是低电平有效，这里我使用的小灯是低电平有效，但是我和UP配置的极性高电平，所以占空比是相反的，这点大家一定要注意）

        Pulse的值也就是占空比的值，因为PWM周期已经在设置自动重载值ARR时确定了，为1000，所以Pulse设置为500的话，表示PWM信号的占空比就为50%，如果Pulse为250，则占空比就是25%

        ARR的值控制的是PWM信号的周期，CCR的值控制的是PWM信号的占空比；ARR不变，改变CCR的值，则会改变占空比；CCR不变，改变ARR，则会改变PWM的周期

注意：在大多数情况下，选择开启CCR寄存器的预装载功能，让占空比的变化在下一个PWM信号周期才生效

         打开定时器3中断和机械按键1的外部中断，定时器回调函数中可以改变定时器3输出PWM的频率，达到输出不同的LED频闪效果，机械按键可以开启和关闭LED灯。

代码1

实现功能：机械按键1可以打开或关闭LED灯，开发板上电后LED灯会发出不同频率的光

Led.c

主要是编写LED的开启和关闭函数

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "MyApplication.h"

/* Private define-------------------------------------------------------------*/

/* Private variables----------------------------------------------------------*/
static void Led_ON(void);
static void Led_OFF(void);
/* Public variables-----------------------------------------------------------*/
Led_t Led = 
{
    OFF_Status,
    Led_ON,
    Led_OFF
};
/* Private function prototypes------------------------------------------------*/

/*
* @name   Led_ON
* @brief  打开Led
* @param  None
* @retval None   
*/
static void Led_ON()
{
    //只需开启PWM输出功能，即可让Led亮
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
    Led.Status = ON_Status;
}

/*
* @name   Led_OFF
* @brief  关闭Led
* @param  None
* @retval None   
*/
static void Led_OFF()
{
    //关闭PWM输出，即关闭Led
    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
    Led.Status = OFF_Status;
}

MyInit.c

要在初始化函数中打开LED，上电后才会亮

/*
* @name   Peripheral_Set
* @brief  外设设置
* @param  None
* @retval None   
*/
static void Peripheral_Set()
{
  Timer6.Timer6_Start_IT();   //启动定时器6
  Led.ON();                //打开Led
}

CallBack.c

外部中断回调函数中，机械按键1按下翻转LED2灯电平，同时控制LED1的开关

定时器6中断回调函数中，用LED2显示定时器运行状态，改变定时器3ARR的值，不断改变PWM信号的频率

/*
* @name   HAL_GPIO_EXTI_Callback
* @brief  外部中断回调函数
* @param  GPIO_Pin：触发中断的GPIO引脚
* @retval None   
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if(GPIO_Pin == KEY1_Pin)    //如果触摸按键1被按下
  {
    LED.LED_Fun(LED1,LED_Flip);
    //控制Led开关
    if(Led.Status == ON_Status)
    {
      Led.Led_OFF();  //关闭Led
    }
    else
    {
      Led.Led_ON();   //打开Led
    }
  }
}
/*
* @name   HAL_TIM_PeriodElapsedCallback
* @brief  定时器中断回调函数
* @param  *htim：处理定时器的结构体指针
* @retval None   
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  static uint8_t Fre_Cnt = 0;
  if(htim->Instance == htim6.Instance)
  {
    //定时器6每隔5ms进入一次中断，usMCU_Run_Timer就加1，当计时时间达到1s时，翻转LED灯的状态
    if(++Timer6.usMCU_Run_Timer >= TIMER_1s)
    {
      Timer6.usMCU_Run_Timer = 0;
      LED.LED_Fun(LED2,LED_Flip);
    }

    //控制PWM的频率长度与大小
    if(Fre_Cnt++ >= 3)  //0,1,2不执行
    {
      Fre_Cnt = 0;

      //定时器1时钟：1MHz
      //PWM周期：(1/1000000Hz) * ARR
      //PWM频率：1/(1/1000000Hz)*ARR = 1000000/ARR
      //ARR = 250,PWM周期为：250us = 0.25ms = 0.00025s,PWM频率为：1/0.00025s = 4000Hz = 4KHz
      //ARR = 500,PWM周期为：500us = 0.5ms = 0.0005s,PWM频率为：1/0.0005s = 2000Hz = 2KHz
      //ARR = 1000,PWM周期为：1000us = 1ms = 0.001s,PWM频率为：1/0.001s = 1000Hz = 1KHz
      //ARR = 2000,PWM周期为：2000us = 2ms = 0.002s,PWM频率为：1/0.002s = 500Hz = 0.5KHz
      
      /*定时器6每隔5ms执行一次回调函数，在Fre_Cnt为0,1,2时，不改变ARR的值，所以PWM周期不会变，维持15ms
      当Fre_Cnt为3时，进行一次改变ARR值的操作，把ARR的值减少，当减到500时再让ARR的值为2000，
      如此反复改变ARR的值，改变PWM的频率，但占空比始终是50%*/
      TIM1->ARR -= 10;
      if(TIM1->ARR < 500)
      {
        TIM1->ARR = 2000;
      }
      //设置占空比为50%
      TIM1->CCR1 = TIM1->ARR/2; 
    }
  }
}

（因为前面配置的代码是用来控制蜂鸣器的，所以对LED灯的闪烁来说，频率太快，我们人眼根本无法看出来，所以我们需要将周期变大，频率更小，才能看出来）

注意——HAL_Delay函数中断优先级的问题

        在LED发出不同频率光的函数中可以看到，使用了HAL库的延时函数HAL_Delay()，而频率的函数又在外部中断的回调函数中被调用，同时在定时器回调函数也有调用HAL_Delay函数；

        因为HAL_Delay延时函数是使用到了System tick time（系统滴答定时器），也是通过中断定时，所以这三个中断就要考虑中断优先级的关系了

        因为外部中断或者定时器中断都是在中断处理过程中被HAL_Delay的中断打断的，说明HAL_Delay的中断优先级是比这两者高的，不然HAL_Delay的延时中断打断不了外部中断或者定时器中断，就没有延时的作用

        打开CubeMX的NVIC配置界面可以看到，System tick timer的默认抢占优先级是0，自己配置的外部中断是1，定时器6中断是2，数字越小则优先级越大，所以HAL_Delay延时函数在外部中断或定时器中断中能起作用

 拓展