代码收藏家技术教程 2025-05-26

STM32通用定时器输出比较（OC）与PWM模式详解

STM32通用定时器的输出比较（OC）和PWM模式

通用定时器OC & PWM模式详解

1️⃣什么是“输出比较”模式（OC模式）🕰️

想象你有个计时器小朋友，它不停地数数，1、2、3、4、5……
现在你告诉它：“当数到10的时候，给我敲一下桌子！”📢
计时器就会监视自己数的数，一旦到10，就立马敲桌子！这就是“输出比较”模式。

计数器 CNT：一直计数的数字

比较寄存器 CCR：目标数字，敲桌子的时间点

只要 CNT == CCR，就触发“敲桌子”事件，比如切换IO电平，或者发中断。

2️⃣ OC模式有什么作用？🔧

你可以用它做定时开关，比如定时开灯、关灯

还能产生特定波形，比如方波（高低电平交替）

还能产生中断做别的事情

举个例子：当CNT==CCR时，GPIO输出口电平翻转，实现方波！

3️⃣ 什么是PWM？⚡（PWM其实就是OC的升级版）

PWM，全称“脉宽调制”，就是让你的小计时器产生一个“高电平持续时间可调”的波形，为什么？

定时器数到ARR（自动重装载寄存器）周期结束，重新开始

你设置CCR=某个值，代表高电平持续时间

计数器数到CCR时，从高电平切换到低电平

举个简单的图：

|<----- 高电平 Pulse -----|<----- 低电平 ------>|
|<----------- Period ----------->|

占空比 = 高电平时间 / 总周期 = CCR / ARR

你调CCR，就调占空比，灯就能亮得忽明忽暗，这就是呼吸灯的原理！🌬️💡

4️⃣ STM32的PWM模式有哪些？🤔

PWM1模式（TIM_OCMODE_PWM1）
CNT < CCR 输出高电平，CNT >= CCR 输出低电平

PWM2模式（TIM_OCMODE_PWM2）
CNT < CCR 输出低电平，CNT >= CCR 输出高电平

一般用PWM1就行。

5️⃣ 实际配置步骤🏗️

设置时钟预分频PSC
比如72MHz主频，预分频72，得到1MHz计数频率（1us计数一次）
设置计数周期ARR
比如设置999，计数从0计数到999，周期1000us=1ms → 频率1kHz
设置比较寄存器CCR
例如500，占空比50%
配置GPIO为复用推挽输出（AF_PP）
使能TIM通道对应的GPIO输出PWM波形
启动PWM输出

6️⃣ 小结表格✨

参数	作用	举例
PSC	分频主时钟，调节计数频率	71预分频 → 1MHz计数频率
ARR	自动重装载，定时器计数周期（周期）	999 → 1ms周期
CCR	比较寄存器，决定高电平时间（占空比）	500 → 50%占空比
OCMode	选择PWM模式：PWM1或PWM2	一般用PWM1
GPIO配置	设为复用推挽输出，保证波形输出	PB5作为TIM3_CH2输出

7️⃣ 代码演示，帮你连起来🚀

用 STM32CubeMX + HAL库 来实现 通用定时器的PWM输出，并且需要配合 Cube自动生成代码 的讲解。👌

用 STM32CubeMX + HAL 实现 TIM3 CH2 PWM 呼吸灯（基于Cube自动生成代码）

1. CubeMX配置步骤（图形界面操作）

打开CubeMX，选择你的芯片 STM32F103ZETx

Clock Configuration：确认时钟配置正常，比如 HSE 8MHz，PLL乘法后 72MHz

Pinout：找到 TIM3_CH2 的引脚，比如 PB5，设置为 TIM3_CH2（复用功能）

Peripherals > TIM3

Mode：PWM Generation CH2

Prescaler：设置为 71 （分频72，得到1MHz计数时钟）

Counter Period (ARR)：设置为 999 （周期1ms，即1kHz PWM频率）

NVIC：启用定时器中断（可选，呼吸灯不一定用中断）

Project Manager：选择工具链 Keil MDK-ARM，生成代码

2. Cube生成的代码结构解析

Cube会自动生成 tim.c 和 tim.h

MX_TIM3_Init() 函数中完成了定时器的时钟配置、预分频、周期、PWM通道配置和GPIO初始化

Cube自动帮你写了 HAL_TIM_PWM_MspInit() 和 HAL_TIM_MspPostInit()，配置GPIO口为复用推挽输出（AF_PP）

调用 HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2); 启动PWM

3. 用户代码部分（main.c）

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint16_t pwm_val = 0;
uint8_t dir = 1;
/* USER CODE END 0 */

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2); // 启动PWM输出

  while (1)
  {
    if(dir) pwm_val++;
    else pwm_val--;

    if(pwm_val >= 999) dir = 0;
    if(pwm_val == 0) dir = 1;

    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, pwm_val); // 动态调节占空比

    HAL_Delay(5); // 延时实现呼吸节奏
  }
}

4. Cube生成的 `MX_TIM3_Init()` 关键代码示例

void MX_TIM3_Init(void)
{
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 71;
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim3.Init.Period = 999;
  htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 0;  // 初始占空比0%
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  HAL_TIM_MspPostInit(&htim3);
}

5. Cube生成的 `HAL_TIM_MspPostInit()` 配置GPIO

void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef* timHandle)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(timHandle->Instance==TIM3)
  {
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  // 复用推挽输出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    __HAL_AFIO_REMAP_TIM3_PARTIAL();  // TIM3部分重映射
  }
}

6. 总结

关键点	说明
CubeMX配置TIM3 PWM	自动生成预分频、计数周期、通道配置
HAL_TIM_PWM_Init	初始化定时器PWM功能
HAL_TIM_MspPostInit	配置对应GPIO口，设置复用推挽输出
HAL_TIM_PWM_Start	启动PWM输出
__HAL_TIM_SET_COMPARE	动态改变CCR寄存器，调节占空比（调光、呼吸灯等）