使用STM32实现呼吸灯效果的PWM控制

        呼吸灯是灯从渐亮到渐灭周而复始形成的一个效果。由于51没有PWM所以需要定时器模拟PWM才能实现呼吸灯的效果,但是stm32的通用定时器是有PWM模式的,所以不需要再用软件模拟,精准度也高。

本实验用的基于stm32f103C8t6。在PB8引脚上接了一个led, led的另一端接到vcc上。

PB8除了是一个GPIO功能,还有一个复用功能即定时器4的channel 3功能。可以通过参考手册知晓。

一、利用CubeMX生成代码

具体配置就不细说了,这里将TIM4的关键配置标了出来

记得选中PWM 的模式1 和使能比较输出,CH Polarity设置Low 和 High 在呼吸灯这里无影响。

影响的无非是上电时是从亮到灭还是从灭到亮。 

1.1、计数器配置

时钟的溢出配置公式如下:

这里将定时器设置为500ms,即Tout = 500ms,同时PSC = 71,ARR = 499, Tclk = 72MHZ。根据公式计算出Tout = (71 + 1) * (499 + 1) / 72000000 = 500ms。

1.2、main函数代码配置

int main(void)
{
	uint16_t pwmVal = 0;
	uint8_t dir = 1;

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */	
  // 开启定时器4
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3);

  while (1)
  {
		
		HAL_Delay(1);
		if(dir) {
			pwmVal ++;
		} else {
			pwmVal--;
		}
		if(pwmVal > 500) {
			dir = 0;
		} else if(pwmVal <= 0) {
			dir = 1;
		}
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, pwmVal);
/*		
		// 常亮
   __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 0); 
	 // 常灭
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 500); 
		*/
  }
}

二、PWM分析

        输出比较就是通过定时器的外部引脚对外输出控制信号,有八种模式,由寄存器
CCMRx
的位
OCxM[2:0]控制。

  1. 000:冻结。输出比较寄存器TIMx_CCR1与计数器TIMx_CNT间的比较对OC1REF不起作用;
  2. 001 :匹配时设置通道 1 为有效电平。当计数器 TIMx_CNT 的值与TIMx_CCR1相同时,强制OC1REF为高。
  3. 010 :匹配时设置通道 1 为无效电平。当计数器 TIMx_CNT 的值与TIMx_CCR1相同时,强制OC1REF为低。
  4. 011:翻转。当TIMx_CCR1=TIMx_CNT时,翻转OC1REF的电平。
  5. 100:强制为无效电平。强制OC1REF为低。
  6. 101:强制为有效电平。强制OC1REF为高。
  7. 110:PWM模式1- 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电平;在向下计数时,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电(OC1REF=0),否则为有效电平(OC1REF=1)。
  8. 111:PWM模式2- 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平,否则为有效电平;在向下计数时,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电平。

其中
PWM
模式是输出比较中的特例,使用的也最多。在PWM的模式1或2下,会一直进行
TIMx_CNT和TIMx_CCRx的比较。

  • PWM中GPIO引脚电平输出是由OCx来决定的而不是由OCxREF来决定的。
  • 正常GPIO的引脚电平输出由寄存器ODR来决定的(可以配置BSRR来决定ODR的输出)
  • 下图是捕获/比较的输出阶段:

    根据上图可以推出四种结果分别是

    2.1、有效电平

    PWM模式1

  • 在向上计数时,一旦TIMx_CNT < TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电平;
  • 在向下计数时,一旦TIMx_CNT > TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0),否则为有效电平(OC1REF=1)
  • TIMx_CCRx > TIMx_ARR时 OCxREF = 1
  • TIMx_CCRx = 0时OCxREF = 0
  • PWM模式2

  • 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平,否则为有效电平
  • 在向下计数时,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电平
  • 上图中绿框部分是有效的电平。这里有有效电平是OCxREF 参考电平。

    OCx有效电平

    手册中还有另外一个描述就是:

    The output stage generates an intermediate waveform which is then used for reference:

    OCxRef (active high). The polarity acts at the end of the chain.

    翻译一下就是:

    输出部分产生一个中间波形OCxRef(高有效)作为基准,链的末端决定最终输出信号的极性。

    “链的末端决定最终输出信号的极性” 怎么解释,这个可以通过CCIP位的说明可以看出来。

    CC1P
    : Capture/Compare 1 output polarity

    CC1 channel configured as output:

  • 0: OC1 active high.
  • 1: OC1 active low.
  • CC1通道作为输出模式

  • 当CCIP = 0时,OC1 = 1是有效电平,
  • 当CCIP = 1时,OC1 = 0是有效电平
  • 2.2、PWM功能下GPIO引脚输出电平

    在参考文档中有这样一个表格:

    CCxE = 0时,禁止OCx输出,CCxE = 1时,OCx = OCxREF + Polarity

    这里的OCxREF + Polarity是什么意思。这里先说明下这里是xor(异或)的意思。

    我们可以从以下分析出:

    在参考文档中的TIM1定时器章节有这样一个表格:

    红色框中圈住的部分写出了OCx = OCxREF xor CCxP,当然这个表格是在TIM1和TIM8里出现的,像表格中的MOE,OSSI,OSSR,CCxNE,都是在TIM1和TIM8寄存器中存在的,在通用定时器里是没有的。

    MOE,OSSI,OSSR存在于TIM1和TIM8寄存器中的BDTR,CCxNP和CCxNE也只存在于TIM1和TIM8定时器中的CCER寄存器。

    TIM1和TIM8中的CCER

    通用定时器中的CCER (reserved部分要保持为0,即保持reset时的值)

    在通用定时器里面,OSSR 无效, CCxNE = 0, OSSI无效,MOE 无效,所以异或操作还是适用的。

  • 当CCIP = 0时,OC1 = 1是有效电平,
  • 当CCIP = 1时,OC1 = 0是有效电平
  • 和 OCx = OCxREF xor CCxP

    得出以下最终结果(绿色部分为有效输出):

    总结:

  • 1、PWM的模式用来区分有效电平在哪个区间输出 ,并不能区分是有效电平是高还是低
  • 2、有效的电平的输出OCx由CCER寄存器的CCxP位来决定。
  • 3、CCxP = 0时(默认),输出与OCxREF相同的波
  • 4、CCxP = 1时,输出与OCxREF相反的波
  • 三、代码分析

    PWM的主要流程大致如下:

    1. 初始化TIM4
    2. 开启TIM4的PWM模式
    3. 设置CCR1用于动态配置PWM波形的输出

     代码主要是根据 定时器4的channel 3 + 向上计数模式 + 500ms 定时周期 这个为中心产生的。定时器涉及的寄存器比较多,定时总共有20种寄存器,在PWM输出模式下,用到的其实并不多。涉及的寄存器如下:

    CR1 (control register)

    CR2 (control register)

    SMCR (slave mode control register)

    EGR (event generation register)

     CCMR (capture/compare mode register 2 )

    CCER (capture/compare enable register )

    下面三个主要用来装载数据和配置无关

    CNT (counter)

    ARR (auto-reload register )

    CCR3 (capture/compare register 3 )

    3.1、MX_TIM4_Init

    函数比较长,大致将功能分了下类,具体函数如下:

    void MX_TIM4_Init(void)
    {
    
    	// 这里主要是根据功能将寄存器分成几个模块进行配置
    	// 时钟相关配置
      TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    	// 主从模式配置
      TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
    	// 定时器输出捕获常规配置
      TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
    
      htim4.Instance = TIM4;
      htim4.Init.Prescaler = 71;
      htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
      htim4.Init.Period = 499;
      htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
      htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    	
    	// 1、定时器常规初始化
      if (HAL_TIM_Base_Init(&htim4) != HAL_OK)
      {
        Error_Handler();
      }
    	
    	// 2、定时器时钟配置
      sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
      if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim4, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
      {
        Error_Handler();
      }
    	
    	// 3、定时器PWM初始化
      if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim4) != HAL_OK)
      {
        Error_Handler();
      }
    	
    	// 4、定时器主从模式配置
      sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
      sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
      if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim4, &sMasterConfig) != HAL_OK)
      {
        Error_Handler();
      }
      sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
      sConfigOC.Pulse = 0;
      sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
      sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    	// 5、定时器channel配置
      if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim4, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK)
      {
        Error_Handler();
      }
    	
    	// 6、定时器主栈地址初始化
      HAL_TIM_MspPostInit(&htim4);
    
    }

    上面主要做了下面几件事

  • 1、定时器常规初始化(时基单元相关)
  • 2、定时器时钟配置
  • 3、定时器PWM初始化
  • 4、定时器主从模式配置
  • 5、定时器channel配置
  • 6、定时器主栈地址初始化(实际上就是使能定时器)
  • 下面主要针对上面的过程进行描述

    3.1.1、定时器相关类型

    TIM_TypeDef

    typedef struct
    {
      __IO uint32_t CR1;             /*!< TIM control register 1,                      Address offset: 0x00 */
      __IO uint32_t CR2;             /*!< TIM control register 2,                      Address offset: 0x04 */
      __IO uint32_t SMCR;            /*!< TIM slave Mode Control register,             Address offset: 0x08 */
      __IO uint32_t DIER;            /*!< TIM DMA/interrupt enable register,           Address offset: 0x0C */
      __IO uint32_t SR;              /*!< TIM status register,                         Address offset: 0x10 */
      __IO uint32_t EGR;             /*!< TIM event generation register,               Address offset: 0x14 */
      __IO uint32_t CCMR1;           /*!< TIM  capture/compare mode register 1,        Address offset: 0x18 */
      __IO uint32_t CCMR2;           /*!< TIM  capture/compare mode register 2,        Address offset: 0x1C */
      __IO uint32_t CCER;            /*!< TIM capture/compare enable register,         Address offset: 0x20 */
      __IO uint32_t CNT;             /*!< TIM counter register,                        Address offset: 0x24 */
      __IO uint32_t PSC;             /*!< TIM prescaler register,                      Address offset: 0x28 */
      __IO uint32_t ARR;             /*!< TIM auto-reload register,                    Address offset: 0x2C */
      __IO uint32_t RCR;             /*!< TIM  repetition counter register,            Address offset: 0x30 */
      __IO uint32_t CCR1;            /*!< TIM capture/compare register 1,              Address offset: 0x34 */
      __IO uint32_t CCR2;            /*!< TIM capture/compare register 2,              Address offset: 0x38 */
      __IO uint32_t CCR3;            /*!< TIM capture/compare register 3,              Address offset: 0x3C */
      __IO uint32_t CCR4;            /*!< TIM capture/compare register 4,              Address offset: 0x40 */
      __IO uint32_t BDTR;            /*!< TIM break and dead-time register,            Address offset: 0x44 */
      __IO uint32_t DCR;             /*!< TIM DMA control register,                    Address offset: 0x48 */
      __IO uint32_t DMAR;            /*!< TIM DMA address for full transfer register,  Address offset: 0x4C */
      __IO uint32_t OR;              /*!< TIM option register,                         Address offset: 0x50 */
    }TIM_TypeDef;
    

    TIM_TypeDef 结构体包括了定时器所有的寄存器,通过操作结构体就可以操作寄存器。在初始化的时候有这样一句代码 htim4.Instance = TIM4 这里的TIM4就是定时器4在外设中的地址,TIM4也是一个宏,具体就不展开了,它的定义和 GPIO类似,可参考GPIO,或自行在代码中查看。

    TIM_HandleTypeDef

    typedef struct
    {
      uint32_t Prescaler;        // 配置时基单元中的预分频器    
      uint32_t CounterMode;      // 计数模式(向上/向下/中央对齐)
      uint32_t Period;           // 定时周期(period + 1)
      uint32_t ClockDivision;    // 时钟分频因子
      uint32_t RepetitionCounter; // 重复定时器(高级定时器中用)
      uint32_t AutoReloadPreload; // 是否自动重装初值
    } TIM_Base_InitTypeDef;

    HAL_TIM_ActiveChannel (选中的channel)

    typedef enum
    {
      HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1        = 0x01U,    /*!< The active channel is 1     */
      HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2        = 0x02U,    /*!< The active channel is 2     */
      HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3        = 0x04U,    /*!< The active channel is 3     */
      HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4        = 0x08U,    /*!< The active channel is 4     */
      HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_CLEARED  = 0x00U     /*!< All active channels cleared */
    } HAL_TIM_ActiveChannel;

    TIM_HandleTypeDef(保存定时器相关配置,状态和方法,下面进行了精简)

    {
      TIM_TypeDef                        *Instance;  // 定时器寄存器集合       
      TIM_Base_InitTypeDef               Init;       // 定时器基本配置       
      HAL_TIM_ActiveChannel              Channel;     //使用的channel
      DMA_HandleTypeDef                  *hdma[7];          
      HAL_LockTypeDef                    Lock;          //是否进行锁定,配置完成之后都要进行锁定    
      __IO HAL_TIM_StateTypeDef          State;          //定时器状态   
      __IO HAL_TIM_ChannelStateTypeDef   ChannelState[4];   // channel的状态,总共有四个channel
      __IO HAL_TIM_ChannelStateTypeDef   ChannelNState[4];  
      __IO HAL_TIM_DMABurstStateTypeDef  DMABurstState;     
    
      // 函数指针就写了一个,其它的看源码哈
      void (* Base_MspInitCallback)(struct __TIM_HandleTypeDef *htim); 
    } TIM_HandleTypeDef;
    3.1.2、定时器常规初始化

    下面的代码也进行了精简,方便看主要的过程。

    HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_Base_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
    {
      /* Check the TIM handle allocation */
      if (htim == NULL)
      {
        return HAL_ERROR;
      }
    
      // 结构体初始化时未设置,默认是RESET状态
      if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
      {
        htim->Lock = HAL_UNLOCKED;
        // 由于未注册定时器回调,这里把回调相关的方法删除了
        HAL_TIM_Base_MspInit(htim);
      }
        
      // 设置busy状态,防止操作定时器
      htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
        
      // 将Init中的配置同步到Tim4的寄存器中
      TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);
       
      // 未涉及DMA
      htim->DMABurstState = HAL_DMA_BURST_STATE_READY;
       
      //将四个channel设置成ready
      TIM_CHANNEL_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
      //将四个互补channel设置成ready(暂时无用)
      TIM_CHANNEL_N_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
    
      // 设置就绪状态
      htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;
    
      return HAL_OK;
    }

    初始化核心代码是TIM_Base_SetConfig这个函数,具体实现如下

    void TIM_Base_SetConfig(TIM_TypeDef *TIMx, const TIM_Base_InitTypeDef *Structure)
    {
      uint32_t tmpcr1;
      tmpcr1 = TIMx->CR1;
    
      // 只要是TIM1-4 就会成立(这是一个简单的宏)
      if (IS_TIM_COUNTER_MODE_SELECT_INSTANCE(TIMx))
      {
        // 清除CR1寄存器中的DIR 和CMS位
        // DIR是CR1中的第4位,CMS是5 6 位
        // DIR = 10000b  CMS = 1100000
        // 下面的意思是将DIR和CMS清0
        tmpcr1 &= ~(TIM_CR1_DIR | TIM_CR1_CMS);
        // 重新设置计数模式, 这里只设置了DIR,CMS保持00,00状态就是边沿对齐模式(向上或向下)
        // 下面的意思就是设置了边沿对齐的向上计数模式
        tmpcr1 |= Structure->CounterMode;
      }
    
      // 只要是TIM1-4 就会成立(这是一个简单的宏)
      if (IS_TIM_CLOCK_DIVISION_INSTANCE(TIMx))
      {
        // 清除时钟分频因子TIM_CR1_CKD = 1100000000b,下面就是清除CKD
        tmpcr1 &= ~TIM_CR1_CKD;
        // 重新配置时钟分频因子,本安全中外部传入的是0
        tmpcr1 |= (uint32_t)Structure->ClockDivision;
      }
    
      // 这里先清除CR1中ARPE位,然后根据AutoReloadPreload配置,就是是否使能自动重装初值
      MODIFY_REG(tmpcr1, TIM_CR1_ARPE, Structure->AutoReloadPreload);
      // 配置CR1 寄存器
      TIMx->CR1 = tmpcr1;
    
      // 配置ARR自动重装寄存器
      TIMx->ARR = (uint32_t)Structure->Period ;
    
      // 配置PSC寄存器
      TIMx->PSC = Structure->Prescaler;
      
      //TIM1 才有效
      if (IS_TIM_REPETITION_COUNTER_INSTANCE(TIMx))
      {
        /* Set the Repetition Counter value */
        TIMx->RCR = Structure->RepetitionCounter;
      }
      // 配置事件产生寄存器UG代码第0位,数值1代表定时器溢出时会产生更新事件
      TIMx->EGR = TIM_EGR_UG;
    }

    上面的代码主要是设置CR1、ARR、PSC、EGR和RCR(TIM1才有效)寄存器。

    3.1.3、定时器时钟配置

    项目中用到的是内部时钟,所以代码简化如下,这个函数主要处理SMCR寄存器的配置。

    HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_ConfigClockSource(TIM_HandleTypeDef *htim, const TIM_ClockConfigTypeDef *sClockSourceConfig)
    {
      HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
      uint32_t tmpsmcr;
    
      __HAL_LOCK(htim);
    
      htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
    
      tmpsmcr = htim->Instance->SMCR;
      // 下面的意思重置从模式寄存器所有位除了MSM位,
      tmpsmcr &= ~(TIM_SMCR_SMS | TIM_SMCR_TS);
      tmpsmcr &= ~(TIM_SMCR_ETF | TIM_SMCR_ETPS | TIM_SMCR_ECE | TIM_SMCR_ETP);
      htim->Instance->SMCR = tmpsmcr;
    
      htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;
    
      __HAL_UNLOCK(htim);
    
      return status;
    }
    3.1.4、定时器PWM初始化

    由于未开启PWM回调, 这里的操作和定时器常规初始化几乎一样

    HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
    {
    
      if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
      {
        htim->Lock = HAL_UNLOCKED;
    
    // 这里的条件不成立
    #if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
        /* Reset interrupt callbacks to legacy weak callbacks */
        TIM_ResetCallback(htim);
    
        if (htim->PWM_MspInitCallback == NULL)
        {
          htim->PWM_MspInitCallback = HAL_TIM_PWM_MspInit;
        }
        htim->PWM_MspInitCallback(htim);
    #else
        /* Init the low level hardware : GPIO, CLOCK, NVIC and DMA */
    		// 这里是一个空操作
        HAL_TIM_PWM_MspInit(htim);
    #endif /* USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS */
      }
    
      /* Set the TIM state */
      htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
    
      // 重新走了一下定时器的配置
      TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);
    
      htim->DMABurstState = HAL_DMA_BURST_STATE_READY;
    
      TIM_CHANNEL_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
      TIM_CHANNEL_N_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
    
      htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;
    
      return HAL_OK;
    }
    3.1.5、定时器主从模式配置

    代表也非常简单,大致如下:

    HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(TIM_HandleTypeDef *htim,
                                                            const TIM_MasterConfigTypeDef *sMasterConfig)
    {
      uint32_t tmpcr2;
      uint32_t tmpsmcr;
      __HAL_LOCK(htim);
      htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
    
      tmpcr2 = htim->Instance->CR2;
    
      tmpsmcr = htim->Instance->SMCR;
    
      // 清除CR2寄存器中的MMS位,即 4 5 6 都是0
      tmpcr2 &= ~TIM_CR2_MMS;
      // 设置新的MMS主模式选择
      tmpcr2 |=  sMasterConfig->MasterOutputTrigger;
    
      // 将CR2配置到寄存器中
      htim->Instance->CR2 = tmpcr2;
      
      if (IS_TIM_SLAVE_INSTANCE(htim->Instance))
      {
        // 清除SMCR中的msm(主从模式选择)
        tmpsmcr &= ~TIM_SMCR_MSM;
        // 外部传入的是DISABLE	= 0,0代表无作用
        tmpsmcr |= sMasterConfig->MasterSlaveMode;
    	  // 设置回寄存器
        htim->Instance->SMCR = tmpsmcr;
      }
    
      htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;
    
      __HAL_UNLOCK(htim);
    
      return HAL_OK;
    }
    3.1.6、定时器主从模式配置

    选调用 HAL_TIM_PWM_ConfigChannel,内部对channel3的处理如下

    
         TIM_OC3_SetConfig(htim->Instance, sConfig);
    
          /* Set the Preload enable bit for channel3 */
          htim->Instance->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3PE;
    
          /* Configure the Output Fast mode */
          htim->Instance->CCMR2 &= ~TIM_CCMR2_OC3FE;
          htim->Instance->CCMR2 |= sConfig->OCFastMode;
          break;

    核心代码 是TIM_OC3_SetConfig函数

    static void TIM_OC3_SetConfig(TIM_TypeDef *TIMx, const TIM_OC_InitTypeDef *OC_Config)
    {
      uint32_t tmpccmrx;
      uint32_t tmpccer;
      uint32_t tmpcr2;
    
      tmpccer = TIMx->CCER;
    
      // 清除CCE使能位
      TIMx->CCER &= ~TIM_CCER_CC3E;
    
      tmpcr2 =  TIMx->CR2;
      tmpccmrx = TIMx->CCMR2;
    
    	// 清除CCMR2(输入捕获寄存器)0C3M(输出比较3模式),CC3S(捕获比较3选择)
      tmpccmrx &= ~TIM_CCMR2_OC3M;
      tmpccmrx &= ~TIM_CCMR2_CC3S;
      // 外部设置的 TIM_OCMODE_PWM1即110 0000(向上计数模式)
      tmpccmrx |= OC_Config->OCMode;
    
      // 清除CCER(输入捕获寄存器)极性位
      tmpccer &= ~TIM_CCER_CC3P;
      // 外部传入的HIGH = 0,CC3E = 0 禁止输出
      tmpccer |= (OC_Config->OCPolarity << 8U);
    
      /* Write to TIMx CR2 */
      TIMx->CR2 = tmpcr2;
    
      /* Write to TIMx CCMR2 */
      TIMx->CCMR2 = tmpccmrx;
    
      /* Set the Capture Compare Register value */
      TIMx->CCR3 = OC_Config->Pulse;
    
      /* Write to TIMx CCER */
      TIMx->CCER = tmpccer;
    }

    3.1.7、主栈地址初始化

    里面就是就是使能了一下timer定时器

    void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
    {
    
      if(tim_baseHandle->Instance==TIM4)
      {
        /* TIM4 clock enable */
        __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();
      }
    }

    3.2、开启TIM4的PWM模式

    HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
    {
      uint32_t tmpsmcr;
    
      /* Check the parameters */
      assert_param(IS_TIM_CCX_INSTANCE(htim->Instance, Channel));
    
      /* Check the TIM channel state */
      if (TIM_CHANNEL_STATE_GET(htim, Channel) != HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY)
      {
        return HAL_ERROR;
      }
    
      // 将channel设置成busy(这里传入的是channel3)
      TIM_CHANNEL_STATE_SET(htim, Channel, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_BUSY);
    
      // 使能channel 3
      TIM_CCxChannelCmd(htim->Instance, Channel, TIM_CCx_ENABLE);
    
    	// TIM1才会进
      if (IS_TIM_BREAK_INSTANCE(htim->Instance) != RESET)
      {
        /* Enable the main output */
        __HAL_TIM_MOE_ENABLE(htim);
      }
    
      /* Enable the Peripheral, except in trigger mode where enable is automatically done with trigger */
      if (IS_TIM_SLAVE_INSTANCE(htim->Instance))
      {
    		// 获取SMCR 中0-2位(SMS) ,外部SMS是关闭的即0
        tmpsmcr = htim->Instance->SMCR & TIM_SMCR_SMS;
    		
    		// 这个比较不成功 000 != 110
        if (!IS_TIM_SLAVEMODE_TRIGGER_ENABLED(tmpsmcr))
        {
    			// 使能CR1的第0位CEN开启计数
          __HAL_TIM_ENABLE(htim);
        }
      }
      else
      {
        __HAL_TIM_ENABLE(htim);
      }
    
      /* Return function status */
      return HAL_OK;
    }

    核心代码就是使能通道3

    void TIM_CCxChannelCmd(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t Channel, uint32_t ChannelState)
    {
      uint32_t tmp;
    
      /* Check the parameters */
      assert_param(IS_TIM_CC1_INSTANCE(TIMx));
      assert_param(IS_TIM_CHANNELS(Channel));
    
    	// 外部是Channel3 = 1000 ,Channel & 0x1FU = 1000,
      tmp = TIM_CCER_CC1E << (Channel & 0x1FU); /* 0x1FU = 31 bits max shift */
    
      // 清除CC3E
      TIMx->CCER &= ~tmp;
    
      // 这里ChannelState = Enable = 1, 使能CC3E
      TIMx->CCER |= (uint32_t)(ChannelState << (Channel & 0x1FU)); /* 0x1FU = 31 bits max shift */
    }

    3.3、设置CCR1用于动态配置PWM波形的输出

    更改CCR3,来设置占空比。

    #define __HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__) \
      (((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR1 = (__COMPARE__)) :\
       ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR2 = (__COMPARE__)) :\
       ((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR3 = (__COMPARE__)) :\
       ((__HANDLE__)->Instance->CCR4 = (__COMPARE__)))
    
    #define __HAL_TIM_SetCompare            __HAL_TIM_SET_COMPARE
    
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, pwmVal);

    四、总结

    1、HAL 中每次在设置相应的位时都会先清除一下,清除时设置的宏对应位是1。

    tmpcr1 &= ~TIM_CR1_CKD;
    tmpcr1 |= (uint32_t)Structure->ClockDivision;

    2、定时器单线程初始化时通常会加锁,完成之后解锁(别忘解锁)。

     __HAL_LOCK(htim);
    
    __HAL_UNLOCK(htim);
    
    // 加锁时会判断有没有锁住,没有锁住再加锁,有锁就直接返回
    #define __HAL_LOCK(__HANDLE__)                                           \
                                    do{                                        \
                                        if((__HANDLE__)->Lock == HAL_LOCKED)   \
                                        {                                      \
                                           return HAL_BUSY;                    \
                                        }                                      \
                                        else                                   \
                                        {                                      \
                                           (__HANDLE__)->Lock = HAL_LOCKED;    \
                                        }                                      \
                                      }while (0U)
    // 返回时直接解锁
    #define __HAL_UNLOCK(__HANDLE__)                                          \
                                      do{                                       \
                                          (__HANDLE__)->Lock = HAL_UNLOCKED;    \
                                        }while (0U)

    代码地址

    物联沃分享整理
    物联沃-IOTWORD物联网 » 使用STM32实现呼吸灯效果的PWM控制

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