代码收藏家技术教程 15天前

【STM32 HAL Proteus】PWM（呼吸灯）学习教程

实现目标

1、利用定时器输出PWM实现呼吸灯

2、学会STM32CubeMX软件输出PWM的配置

3、具体目标：利用定时器3的通道2（部分重映射到PB5管脚）输出1KHz的矩形波，实现呼吸灯。

一、PWM涉及的几个概念

1、什么是PWM？

PWM（Pulse width modulation）脉冲宽度调制。PWM是通过编程控制输出方波的频率和占空比（高低电平的比例）。广泛应用在从测量、通信、功率控制与变换的许多领域中

2、PWM的占空比？

占空比（Duty Cycle），是指在一个周期内，高电平时间占整个信号周期的百分比，即高电平时间与周期的比值：

占空比=T1/T

二、定时器产生PWM

1、定时器输出PWM主要特点

（1）STM32的每个通用定时器都有独立的4个通道可以用来作为：输入捕获、输出比较、PWM输出、单脉冲模式输出等。

（2）STM32的定时器除了TIM6和TIM7（基本定时器）之外，其他的定时器都可以产生PWM输出。其中，高级定时器TIM1、TIM8可以同时产生7路PWM输出。

（3）STM32中每个定时器有4个输入通道：TIMx_CH1~TIMx_CH4；

（4）每个通道对应1个捕获/比较寄存器TIMx_CRRx，将寄存器值和计数器值相比较，通过比较结果输出高低电平，从而得到PWM信号；

（5）脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。

2、PWM的工作模式：

PWM模式分为两种，PWM1和PWM2，都可以设置计数器递增计数或者递减计数。具体如下表

（1）PWM模式1(向上计数) :计数器从0计数加到自动重装载值(TIMx_ARR)，然后重新从0开始计数，并且产生一个计数器溢出事件。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)。
（2）PWM模式2(向下计数) :计数器从自动重装载值(TIMx_ARR)减到0，然后重新从重装载值(TIMx_ARR)开始递减，并且产生一个计数器溢出事件。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。

以下为PWM模式1向上计数模式输出PWM原理：

（1）在PWM
的一个周期内，定时器从
0
开始向上计数，在
0-t1时间段，定时器计数器TIMx_CNT
值小于
TIMx_CCRx
值，输出低电平
；

（2）在t1-t2时间段，定时器计数器
TIMx_CNT
值大于
TIMx_CCRx
值，输出高电平
；

（3）当定时器计数器的值
TIMx_CNT
达到
ARR
时，定时器溢出，重新从
0
开始向上计数，如此循环
。

总结：

TIMx_ARR寄存器确定PWM频率，

TIMx_CCRx寄存器确定占空比

三、定时器3输出通道2管脚重映射

1、重映射简介

每个内置外设都有若干个输入输出引脚，一般这些引脚的输出端口都是固定不变的，为了让设计工程师可以更好地安排引脚的走向和功能，在STM32中引入了外设引脚重映射的概念，即一个外设的引脚除了具有默认的端口外，还可以通过设置重映射寄存器的方式，把这个外设的引脚映射到其它的端口。

换种说法：重映射就是引脚重映射，本来每个内置外设都有原来设定的引脚，所谓的重映射就是通过某种方式，将外设本来的引脚的功能赋予给另外的引脚（比如一个本项目中定时器3输出PWM的通道2的引脚是PA7，但这个引脚没有接LED，然而可以通过重映射，将PA7设定成PB5，也就是说PA7取代了PB5的功能，成为了时器3输出PWM的通道2的引脚），但是重映射也是有规定可以映射到哪个引脚的（需要查看手册）而不是你想映射到哪个引脚就映射到哪个引脚。

2、两种重映射

部分重映射 & 完全重映射

部分重映射：功能外设的部分引脚重新映射，还有一部分引脚是原来的默认引脚。

完全重映射：功能外设的所有引脚都重新映射

3、TIM3重映射表

二、原理图设计

三、STM32CubeMX 配置

1.定时器3时钟源

2.产生PWM配置

在预分频系数确定的条件下，PWM模式的信号频率是由自动重装载寄存器ARR来确定的，占空比则由比较寄存器CCR来确定。

(1)输出PWM频率f计算：

例如：假设系统时钟为8MHz，通用定时器3时钟Tclk为8MHz，设置如下：预分频系数PSC=8-1； ARR=1000-1；则，定时时间Tout=8×1000/8000000=1ms，其频率f = 1/Tout=1000Hz.

(2)Channelx：输出PWM通道

– PWM Generation CH1：CH1输出正常的PWM波形
– PWM Generation CH1N：产生互补的PWM波形
– PWM Generation CH1 CH1N：产生正常和互补的波形（通过两个引脚）
– PWM Generation No Output：不输出PWM波到引脚
– Forced Output CH1：强制CH1输出某个电平

四、程序设计

1.定义一个全局变量

int pwmVal = 500;

2.开启定时器3通道2产生PWM

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
  
  /* USER CODE END 2 */

3.调整占空比

	  while (pwmVal< 1000)
	  {
		  pwmVal++;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_2, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
//		  TIM3->CCR2 = pwmVal;    与上方相同
		  HAL_Delay(2);
	  }
	  while (pwmVal)
	  {
		  pwmVal--;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_2, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
//		  TIM3->CCR2 = pwmVal;     与上方相同
		  HAL_Delay(2);
	  }
	  HAL_Delay(1000);