STM32 高级定时器 输出PWM波

本人纯小白一枚，如有错误，还请大佬指出

目录

1.定时器引脚图

2.总体框架

2.1时基模块

2.2比较寄存器

2.3死区发生器

2.4输出控制

3.结构体

4.编程

5.说明

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1.定时器引脚图

2.总体框架

注：高级定时器除了通用定时器所具有的输入捕获和输出比较功能外，另外还添加了可编程死区互补输出、重复计 数器、带刹车 (断路) 功能，本文章只截取了其中的输出比较框图。

我将高级定时器的框架分为4个部分：时基模块、比较寄存器、死区发生器、输出控制。

2.1时基模块

高级定时器时钟源有4个，这里仅介绍内部时钟源

 时基单元框架如图

将此分为4部分：1.预分频器PSC，可实现1-65536的分频。2.计数器 CNT：三种计数模式，递增计数模式、递减计数模式和递增/递减 (中 心对齐) 计数模式。3.自动重载寄存器 ARR及4.重复计数器 RCR

这里与基本定时器不一样的就是三种计数模式及重复计数器。

通俗来讲就是，循环从0（或最大值）往上（或往下数），当数到最大值（或0），可以发生中断或者事件，而当使用了重复计数器后，数特定的遍数会产生中断1或者事件。其中往上或者往下计数则取决于计数模式。

而本次输出PWM波，不需要采用中断，只需其计数功能即可。

2.2比较寄存器

当计数器 CNT 的值跟比较寄存器 CCR 的值相等的时候，输出参考信号 OCxREF 的信号的极性 就会改变，其中 OCxREF=1（高电平）称之为有效电平，OCxREF=0（低电平）称之为无效电平。

此处输出的信号为OCxREF.

在进入死区发生器之前，可以设置输出比较模式，对于输出PWM波而言，有两个模式可供选择，分别为PWM1，PWM2

2.3死区发生器

在经过死区发生器之后会产生两路带死区的互补 信号 OCx_DT 和 OCxN_DT。如果没有加入死区控制，那么进入输出控制电 路的信号就直接是 OCxREF。

单纯的PWM波，此处不做详细介绍。

2.4输出控制

由死区发生器输出的信号会被分成两路，一路是原始信号，一路是被反向的信号，具体的由寄存器 CCER 的位 CCxP 和 CCxNP 控制。经过极性选择的信号是否由 OCx 引脚输出到外部引脚 CHx/CHxN （即是否使能），则由寄存器 CCER 的位 CxE/CxNE 配置。

3.结构体

typedef struct
{
  uint16_t TIM_Prescaler;        //时钟预分频，对应PSC
                                 
  uint16_t TIM_CounterMode;      //时钟计数模式，对应3中计数方法
                                 
  uint16_t TIM_Period;           //定时器周期，对应ARR寄存器
                                                             
  uint16_t TIM_ClockDivision;    //时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与死区发生器以及数字滤 
                                 //波器，采样时钟频率分频比。可以选择 1、2、4 分频。

  uint8_t TIM_RepetitionCounter; //重复计数器，对应RAR
                                                                 
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;       

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;          //输出模式，PWM1及PWM2，对应寄存器CCMR1->OCxM
                             
  uint16_t TIM_OutputState;     //比较输出使能，对应CCER->CCxE
                             
  uint16_t TIM_OutputNState;    //比较互补输出使能，对应CCER->CCxNE
                              
  uint16_t TIM_Pulse;           //脉冲宽度，即比较寄存器的值，对应CCR1
                             
  uint16_t TIM_OCPolarity;      //输出极性，对应CCER->CCxP

  uint16_t TIM_OCNPolarity;     //互补输出极性，对应CCER->CCxP

  uint16_t TIM_OCIdleState;     //空闲状态比较输出状态，对应CR2->OIS1

  uint16_t TIM_OCNIdleState;    //空闲状态下比较互补输出状态，对应CR2->OIS1N
                               
} TIM_OCInitTypeDef;

 配置pwm的结构体主要用到两个，一个是时基初始化的结构体，一个是输出比较的结构体，时基初始化的结构体

其中输出比较的结构体对应图中的寄存器如下图

 但是我们除了要配备这两个结构体之外，还有一个寄存器要使能 

对应BDER->MOE寄存器，官方介绍如下图

 就是使能输出引脚

4.编程

总结一下，编程的目标：

1.对通道的GPIO引脚进行配置

2.对两个结构体进行配置

3.使能时钟源，使能输出通道

以下程序配置的为1Khz，占空比为40%的PWM波

void advance_tim1_gpio_config(void)
{
	//1.结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	//2.开时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

	//3.配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		
	//4.初始化
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//5.使能(无)	
}

void advance_tim1_mode_config()
{
	//1.结构体,时基结构体及输出比较结构体
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	
	//2.开时钟，TIM1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
	
	//3.配置及初始化
	/*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/
	// PWM 信号的频率 F = TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}
	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 9;	                      //ARR寄存器的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199;	                  //PSC分频的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;   //向上计数
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;                //重复计数器为0
	TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);
	
	/*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;             //输出模式：PWM1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 4;			                  //设置占空比
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //有效电平
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;  //空闲时比较输出状态
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

	//4.使能，此处使能为将内部时钟作为TIM1时钟源的使能
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);									      //使能计数器
	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);				              //使能输出通道
}

说明：ARR寄存器与PSC寄存器都是从0开始计数，所以值要减一。

PWM波频率=TIM_CLK/{(ARR+1)*(PSC+1)}

其中TIM_CLK一般是APB2的频率，因为TIM1挂载在APB2中，APB2一般为72Mhz

占空比=TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse/(ARR+1)

个人配置PWM波，一般如以下步骤

1.确认PWM波的频率

2.确认PWM波的精度（对应ARR寄存器）

3.确认占空比，TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse

另外，有一个函数专门修改占空比（即修改TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse的值），我之前不知道，还自己写了一个（大家避坑）

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1)；

5.说明

除了本文章说明的寄存器，还有一些预装载函数，如TIM_OC1PreloadConfi();

等，此函数对应CCMR->OC1PE，但是我暂时并不需要此功能，所以不做详细介绍。 

官方说明如下：此外，对于时基单元，个别寄存器下有阴影，对应影子寄存器，也不作详细介绍。

后续会出一篇PWM波控制电调的文章。

参考文献有《STM32F10x-中文参考手册》《STM32库开发实战指南——基于野火指南者开发板》