代码收藏家技术教程 2024-06-03

STM32定时器使用教程：生成PWM波形

输出比较（OC）功能介绍
pwm的介绍
输出比较通道的基本结构，以及pwm实现步骤
相关函数介绍
目标及代码

一、输出比较（OC）功能介绍

1.介绍：OC（Output Compare）输出比较，通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形（需要使用此功能输出pwm波）

2.资源说明：每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道，高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

二、pwm的基本结构，以及实现步骤

1.介绍：pwm（脉宽调制）利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种技术，通过改变脉冲宽度改变电压的输出（改变高电平和低电平的时间，实现改变平均电压,可以控制led灯的亮度，马达转速，舵机等等）

2.pwm的相关参数

频率 = 1 /T 这个不用多说就是一个周期的倒数

占空比 = T'（高电平时间）/ T 高电平的时间毕上一个周期

分辨率 = 占空比变化步距比如占空比从1%，2%…这样变化，分辨率就是1%

三、输出比较通道的基本结构，以及pwm实现步骤

1.输出比较通道的基本结构见下图

大致原理是通过配置输出模式控制器，然后比较CNT与CCR的值实现电平的操纵。配置完成后信号会输出到对应的通道

我们要实现pwm选择任意一个pwm模式就行（这里选择pwm模式1，向上计数。下图）

2.实现pwm的基本结构

如图所示，实现pwm需要以下的步骤：RCC配置需要的时钟–>配置好开启的时基单元和需要用到的GPIO口（GPIO改成复用推挽输出，将控制权交给片上外设的通道）–>配置输出比较单元–>使用TIM_Cmd运行

3.关于pwm的参数计算

如图所示，参数的计算与时基单元（上一节有介绍）有关

图中CNT一直增加到ARR（99）总共计了100次数，CCR设置为30

由图知pwm的频率对应着计数器更新频率

在CNT<CCR是时间内为高电平可以推出占空比

ARR越大，CCR打范围就越大，对应的分辨率就越高

四、相关函数介绍

TIM_InternalClockConfig：开启对应的定时器

TIM_OC1Init：初始化输出比较单元（需要结构体参数，配置五），因为输出比较单元有4个，所以数字1改成2、3就可以配置别的输出比较单元

TIM_OCStructInit：结构体初始化

TIM_CCxCmd与TIM_CCxNCmd：单独修改输出使能

TIM_SetCompare1：单独修改通道1CCR的值

注：PWM的输出需要使用GPIO口，具体那个GPIO能用记得查引脚定义表

五、目标及代码

1.使用pwm配置led呼吸灯

第一步，RCC配置

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//这里用的Tim2，是APB1的外设

    /*注意pwm的输出波形输出在PA0上，这里再初始一下GPIOA*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置PA0，让它能输出pwm波

第二步，配置时基单元，和需要的GPIO口

    /*配置时基单元*/
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	/*配置时基单元，上节有*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//控制时钟分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数器模式，向上计数这种
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100-1;//ARR自动重装器的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720-1;//PSC预分频器值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器的值，高级计时器用的
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);//需要结构体参数，记得取地址符

    /*配置GPIO*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruture;
	GPIO_InitStruture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//改成复用推挽输出，将控制权交给片上外设TIM2的CH1通道
	GPIO_InitStruture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//在PA0上输出pwm波
	GPIO_InitStruture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruture);

第三步，配置输出比较单元

    /*配置结构体的时候有很多参数（带n的参数，ldleState的...）是高级定时器才用的，这里只配置了一些用的到的*/
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//给结构体赋初始值，防止有的参数每赋值出现问题
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//模式,pwm1
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//极性，决定有效电平是高是低
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能
	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CCR,如果将ARR+1配成100，那占空比就是CCR%
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);

第四步，Cmd运行

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

为了实现呼吸灯程序，还需要一个函数实现CCR值的不断改变

/**
  *@brief    更改CCR即更改pwm占空比
  *@param CCR值
  *@retval  无
  */
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);//CCR更改位Compare，注意第一个参数
}

主函数如下，其他.h文件前几节都有，pwm的.c文件啥的再写一下就可以了

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "pwm.h"

uint8_t i;

int main(void)
{
	pwm_Init();
	while(1)
	{
		/*占空比升高变亮*/
		for(i=0;i<=100;i++)
		{
			PWM_SetCompare1(i);
			Delay_ms(10);//防止过快不明显
		}
		/*占空下降高变暗*/
		for(i=100;i>0;i--)
		{
			PWM_SetCompare1(i);
			Delay_ms(10);
		}
	}
}