代码收藏家 STM32定时器输出比较PWM实现方法
目录
一、输出比较简介
二、PWM简介
三、输出比较模式实现
1.输出比较框图(以通用定时器为例)
2.PWM基本结构
四、固件库实现
1.程序1：PWM呼吸灯
2.程序2：PWM驱动直流电机
3.程序3：控制舵机
一、输出比较简介
死区生成和互补输出一般用于对电机的控制
二、PWM简介
惯性系统：即要能使人眼产生视觉停留的系统
三、输出比较模式实现
1.输出比较框图(以通用定时器为例)
高级定时器比通用定时器多了个互补输出和死区生成
如右图，两个mos管构成了推挽电路，上管导通下管关闭输出高电平，下管导通上管关闭输出低电平，两管都关闭为高阻态，两管都导通为短路，会对元器件造成损伤，所以两管不能同时导通
互补输出：当单片机要控制这个电路时，就需要两个输出端口，且二者电平要相反，即互补，而这里OC1和OC1N就是互补的两个端口，即互补输出
死区发生器：但是若在上管关闭的瞬间下管就导通，很可能由于器件的不理想而出现上下管都导通的情况，为了避免这种情况发生，于是又是死区发生器，即他可以在上管关闭后延迟一段时间再导通下管，避免同时导通
2.PWM基本结构
四、固件库实现
1.程序1：PWM呼吸灯
1.我使用的是TIM3的CH2的重定义引脚PB5，所以要打开AFIO时钟
2.开启TIM3和GPIO的时钟
3.初始化GPIO结构体。注意：要记得使用库函数进行重定义
4.选择TIM3的时钟输入，可以为内部时钟，外部时钟模式1和2，
外部时钟模式1：来源可以是ITR(其他定时器,多用于定时器级联)，可以是ETR（外部时 钟），可以是CH1引脚的边沿，CH1引脚和CH2引脚（多用于输入捕获测频率）
外部时钟模式2：ETR的触发控制模式
5.初始化TIM3结构体–配置PSC，ARR，计数模式，等等
6.初始化OC结构体–PWM模式选择，CCR，输出ref的有效电平
7.定时器使能
//使用TIM3的通道2的重定义引脚PB5-指南者上面是红灯
//我们配置
void PWM_Config()
{
//首先开启GPIO时钟
//开启AFIO时钟，因为用到了重定义
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
//开启定时器的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
//重定义引脚
//选择部分重定义
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);
//初始化GPIO结构体-PB5-输出比较
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
//选择TIM3的时钟输入
TIM_InternalClockConfig(TIM3);//我们直接使用内部时钟
//配置TIM结构体
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSC
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARR
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//输入滤波器的分频
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器,只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化OC结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//先赋初值，因为我们没有把结构体配置完全
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//模式选择-PWM1
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//CCR，这里我们不配置CCR的值，后面用一个库函数直接在主函数
里面配置，实现呼吸灯
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出ref极性,选择有效电平，即ref有效时输出高电平
//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ;
//TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = ;
//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ;
//TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ;
TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare2(TIM3,Compare);
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "bsp_led.h"
#include ".\tim\bsp_tim.h"
extern uint16_t Num;//定时器都是16位的
int i;
void Delay(u32 i)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=9000*i; //设置重装数值, 72MHZ时
SysTick->CTRL=0X01; //使能，减到零是无动作，采用外部时钟源
SysTick->VAL=0; //清零计数器
do
{
temp=SysTick->CTRL; //读取当前倒计数值
}
while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16)))); //等待时间到达
SysTick->CTRL=0; //关闭计数器
SysTick->VAL=0; //清空计数器
}
//ARR=99-->PWM一个周期是100，那么分辨率为1%
//占空比 = CCR/(ARR+1)
//频率 = 计数器溢出频率 = CK_PSC/(PSC+1)/(ARR+1) = 72M/720/100= 1000HZ ->1ms
int main()
{
LED_GPIO_Config();
PWM_Config();
while(1)
{
for(i=0;i<=100;i++)
{
PWM_SetCompare2(i);
Delay(10);
}
for(i=100;i>=0;i--)
{
PWM_SetCompare2(i);
Delay(10);
}
}
}
2.程序2：PWM驱动直流电机
具体TIM的配置过程同呼吸灯一样，同样是输出不同的PWM占空比来实现电机的不同速度
我们需要三个引脚，一个输出PWM给电机，两个接电机的控制引脚
使用PA2输出PWM，AIN1/2接到PA4/5 频率设置为1KHZ（可以自己随便设置） 定义一个八位有符号的变量Speed，+：正转 -：反转 使用GPIO_SetBits/ResetBits();来设置AIN1/2的电平高低 使用按键来改变转速
void PWM_Config()
{
//开启时钟
//使用TIM2的CH3的PA2
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 ;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
//配置1KHZ的PWM
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1;//PSC-预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化OC-输出比较结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//输出要求波型，这里的CRR就不需要了，用固件库的一个函数 TIM_SetCompare3 直接配置CRR
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性
TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);//CH3通道
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}//电机控制函数
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)//+：正转 -：反转
{
if(Speed >= 0)
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
TIM_SetCompare3(TIM3,Speed);
}
else
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
TIM_SetCompare3(TIM3,-Speed);
}
}//主函数
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include ".\tim\bsp_tim.h"
#include ".\KEY\bsp_key.h"
uint8_t KeyNum;
int8_t Speed;
int main()
{
KEY_GPIO_Config();
PWM_Config();
while(1)
{
KeyNum = Key_Scan();
if(KeyNum == 0)
{
Speed += 20;
if(Speed > 100)
{
Speed = -100;
}
}
else if(KeyNum == 1)
{
Speed -= 20;
if(Speed < -100)
{
Speed = 100;
}
}
Motor_SetSpeed(Speed);
}
}
3.程序3：控制舵机
-TB6612驱动板
VM->STLINK的5v
VCC->面包板3.3v
GND->面包板负极
AO1 AO2 接电机
STBY->待机控制引脚，这里不需要待机，接面包3.3v
AIN1/2-> 任意接两个引脚
PWMA->PWM输出控制引脚
驱动VM放在左下角使用PA2输出PWM，AIN1/2接到PA4/5
要点：输出如上图右侧所示的PWM波型 指南者的PA0引脚为按键1，所以使用TIM2的CH3通道的PA2 PWM要求频率为50HZ，即总时间20ms，高电平占0.5~2.5ms，这里我们可以给ARR配置20000-1，PSC配置72-1 封装Angle转换函数0-50 180->2500 –>y=Angle/180*2500+50, Angle使用浮点型，利于计算 使用按键来改变角度
#include "bsp_tim.h"
void PWM_Config()
{
//开启时钟
//使用TIM2的CH3的PA2
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
//初始化时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSC-预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 20000-1;//ARR寄存器-重装载寄存器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，
也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，
分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//初始化OC-输出比较结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR --舵机要求设置频率50HZ-即总时间20ms，高电平时间在0.5~2.5ms之间的PWM波型即CCR->500~2500
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//输出要求波型，这里的CRR就不需要了，用固件库的一个函数 TIM_SetCompare3 直接配置CRR
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性
TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);//CH3通道
//启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}
//0.5ms-0度 2.5ms-180度
//0度 CCR=500
//180度 CCR=2500
//舵机设置角度，范围0~180
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
TIM_SetCompare3(TIM2,Angle*2000/180+500);
}
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)//设置CRR
{
TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include ".\tim\bsp_tim.h"
#include ".\KEY\bsp_key.h"
uint8_t KeyNum;
float Angle;
int main()
{
KEY_GPIO_Config();
LED_GPIO_Config();
PWM_Config();
while(1)
{
KeyNum = Key_Scan();
if(KeyNum == 0)
{
Angle+=30;
if(Angle>180)
{
Angle = 0;
}
}
else if(KeyNum == 1)
{
Angle-=30;
if(Angle<0)
{
Angle = 180;
}
}
Servo_SetAngle(Angle);
}
}
作者：Hvgiv.
