【STM32】深入理解PWM的概念与原理

PWM的概念和原理

一、PWM是什么？

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）。应用：测量，通信，功率控制与变换等各种领域（呼吸灯、电机）。

二、如何实现？

PWM是由定时器驱动，定时器的周期就是PWM的周期，为了控制高低电平的比例，会在定时器的基础上加上一个比较寄存器，同时需要和IO口结合输出PWM波。

三、STM32中的PWM

STM32中PWM属于定时器的功能，通过直接配置定时器就可以使用PWM，除了定时器的基本配置以外，还要加入一个比较计数值确定一个周期内翻转电平的时机，还需要GPIO输出方波，需要用到GPIO的复用功能。
PWM波的高低带你平的顺序是由极性、PWM模式和计数模式共同决定。极性决定有效电平（默认电平），PWM模式指的是一个周期内有效电平和无效电平的顺序。

注意：只有有定时器服用功能的GPIO才可以输出PWM。

四、使用库函数配置PWM将LED0设置为呼吸灯

1、原理
如下图低电平0灯亮，高电平1灯灭。如果快速翻转电平，我们肉眼看到灯的亮度为原来的一半

通过再极短时间内控制LED亮灭时间的比例，可以达到控制灯的亮度，用数字信号的方法，达到模拟的控制效果——PWM调控方法
宏观和微观的区别：
微观上：数字信号控制灯的亮和灭，不断切换并保证切换的速度足够快，快到人的肉眼识别不了。
宏观上：灯的亮度效果变化了。
2、代码思路

（1）使能时钟
GPIOF时钟
TIM14时钟
（2）初始化GPIO为复用功能

GPIOInitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF
GPIO_Init(...);

（3）将定时器14通道1的复用功能映射到GPIOF9

void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)
参数：
GPIOx:哪一组GPIO
GPIO_PinSource:哪个引脚
GPIO_AF：哪个复用功能

（4）初始化定时器

TIM_TimeBaseInit(...);

（5）初始化PWM的参数(比较值、极性、PWM模式)

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
参数：
TIMx:哪个定时器
TIM_OCInitStruct：定时器PWM的初始化结构

（6）使能PWM的预装载和重装载功能

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);

（7）启动定时器
TIM_Cmd（TIM14,ENABLE）;
（8）根据需要调节PWM的占空比（修改比较计数值）
3、示例代码

void TIM14CH1_PF9Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIMInitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIMOCInitStruct;
	//1-使能时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);
	
	
	//2-初始化引脚PF9 为复用AF功能
	GPIOInitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9;//确定要初始化的引脚号
	GPIOInitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIOInitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//复用推挽
	GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIOInitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;//浮空输入模式
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIOInitStruct);
	
	//3-指定连接PF9引脚复用到 TIM14功能  GPIO的复用功能配置寄存器 GPIO_AFRL  GPIO_AFRH
	GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_TIM14);


	//4-初始化TIM14时基单元  ARR  PSC  CNT计数模式
	TIMInitStruct.TIM_Prescaler = 84-1;// 84Mhz/84 = 1Mhz   1us/脉冲
	TIMInitStruct.TIM_Period    = 1000-1;//计1000个脉冲  对应1ms 
	TIMInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频
	//TIMInitStruct.TIM_CounterMode  = TIM_CounterMode_Up;//递增  TIM14只能递增不用设置
	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIMInitStruct);
	
	
	//5-定时器的输出功能配置--配置PWM输出模式  PWM输出极性  配置CCRx初值.... 
	TIMOCInitStruct.TIM_OCMode      = TIM_OCMode_PWM1;//CNT < CCR 输出有效电平  CNT>=CCR输出无效电平
	TIMOCInitStruct.TIM_OCPolarity  = TIM_OCPolarity_Low;//低电平有效
	TIMOCInitStruct.TIM_Pulse       = 0;//默认CCR1 = 0 灯灭 100%
	TIMOCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//开启
	TIM_OC1Init(TIM14,&TIMOCInitStruct);
	
	//6.使能预装载和重装载
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);
	
	//6-开启TIM14
	TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);
}