STM32------- PWM输出

Posted 2022-12-03 跋扈洋

PWM输出

• 引言
• 介绍
• • PWM 简介
  • STM32的PWM
  • • 捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）
    • 捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）
    • 捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）
• 软件实现
• • TIM3 PWM部分初始化
  • 修改 TIM3_CCR2 来控制占空比。
  • 应用例程
• 后续

引言

我们在日常的嵌入式开发中，PWM可以说是我们最常用的一个技术。我们在电机驱动、电压控制、从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中，PWM有着无比重要的地位。

介绍

PWM 简介

PWM脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。简单一点，就是对脉冲宽度的控制。是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

STM32的PWM

STM32 的定时器除了 TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4路的 PWM 输出，这样，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出！
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。
在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位写入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)，能够独立地设置每个OCx输出通道产生一路PWM。必须通过设置TIMx_CCMRx寄存器的OCxPE位使能相应的预装载寄存器，最后还要设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位，(在向上计数或中心对称模式中)使能自动重装载的预装载寄存器。
仅当发生一个更新事件的时候，预装载寄存器才能被传送到影子寄存器，因此在计数器开始计数之前，必须通过设置TIMx_EGR寄存器中的UG位来初始化所有的寄存器。
OCx的极性可以通过软件在TIMx_CCER寄存器中的CCxP位设置，它可以设置为高电平有效或低电平有效。OCx的输出使能通过(TIMx_CCER和TIMx_BDTR寄存中)CCxE、CCxNE、MOE、OSSI和OSSR位的组合控制。

捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）

该寄存器总共有 2 个，TIMx _CCMR1和 TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1 控制 CH1 和 2，而 TIMx_CCMR2 控制 CH3 和 4。
通道可用于输入(捕获模式)或输出(比较模式)，通道的方向由相应的CCxS定义。该寄存器其它位的作用在输入和输出模式下不同。OCxx描述了通道在输出模式下的功能，ICxx描述了通道在输出模式下的功能。因此必须注意，同一个位在输出模式和输入模式下的功能是不同的。

这里我们需要说明的是模式设置位 OCxM，此部分由 3 位组成。
总共可以配置成 7 种模式，我们使用的是 PWM 模式，所以这 3 位必须设置为 110/111。这两种PWM 模式的区别就是输出电平的极性相反。

捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

该寄存器比较简单，我们这里只用到了 CC2E 位，该位是输入/捕获 2 输出使能位，要想PWM 从 IO 口输出，这个位必须设置为 1，所以我们需要设置该位为 1。

捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

该寄存器总共有 4 个，对应 4 个通道 CH1~4。因为这 4 个寄存器都差不多，我们仅以 TIMx_CCR1 为例介绍。在输出模式下，该寄存器的值与 CNT 的值比较，根据比较结果产生相应动作。利用这点，我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制 PWM 的输出脉宽了。

ARR为自动重载寄存器，CCR为捕获/比较寄存器，CNT就是定时器的计数器，CNT的值从0开始递增，使用PWM模式后，可以设置有效电平，以及PWM的模式。上图所示的是当CNT的值小于CCRx时，输出低电平，当CNT的值大于CCRx时，输出高点平，所以我们可以通过改变ARR的值来改变PWM的周期，改变CCRx的值来改变PWM的占空比，从而实现任意频率任意占空比的PWM波。

软件实现

STM32F103C8 有 15 个 PWM 引脚和 10 个 ADC 引脚。它具有 16 位 PWM 分辨率（2^16）。
所以 65535 的值为100% 占空比，平均电压=总电压；
同样，32767 的值为50% 占空比，平均电压=50%总电压；
13107 的值为20% 占空比，平均电压=20%总电压。
PWM 相关的函数设置在库函数文件 stm32f10x_tim.h 和 stm32f10x_tim.c
文件中。

TIM3 PWM部分初始化

//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5    
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形	GPIOB.5
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
	

修改 TIM3_CCR2 来控制占空比。

下面是配置函数

void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_LIST6_PERIPH(TIMx));
  /* Set the Capture Compare2 Register value */
  TIMx->CCR2 = Compare2;

使用的时候，我们只需要直接调用就可以了。

应用例程

 int main(void)
 		
 	u16 PWMValue=0;
	int i=0;	
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
 	TIM3_PWM_Init(899,0);	 //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz
   	while(1)
	
		
 		delay_ms(10);	
 		if(i>666) 
 		
		PWMValue=0;
		i=0;
		
		else
		
		PWMValue++;	
		i++;
										 
		TIM_SetCompare2(TIM3,PWMValue);		   
		 
 

我们将 PWMValue这个值设置为 PWM 比较值，也就是通过 PWMValue来控制 PWM 的占空比，然后控制 PWMValue的值从 0 变到 666，然后又回到0，如此循环，电压值也会进行变化。

后续

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