嵌入式开发 | 单片机输出PWM常见方法和注意事项

Posted 2022-04-08 HQYJ_

PWM的应用可以说非常广泛，控制电机速度、灯光亮度、通信调制等众多领域。

PWM的问题小伙伴问的比较多，最近也在用PWM，这里就分享一下关于PWM的一些内容。

什么是PWM？
PWM：Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制。

网上的解释很多，通过下图，你就能直观的理解PWM，其实就是高低电平组成的脉冲信号。

通过改变其中频率（脉冲周期）、占空比，就能应用在很多场合。

PWM常见输出方式
通过上面描述，PWM就是一个IO口以不同的时间周期输出高、低电平。
1.新手（菜鸟）级别
while循环中，阻塞延时，控制IO口高低输出：

阻塞延时可以是：软件模拟延时，定时器阻塞延时等。
2.入门（初级）级别
while循环中，非阻赛延时，控制IO口高低输出：

非阻赛延时可以是：定时器标识检测、RTOS（系统）延时等。
3.熟悉（中级）级别
定时器中断控制IO高低电平输出：
定时器中断配置 ——> 启动定时器 ——> 响应中断，控制IO高低电平···
4.熟练（中级+）级别
定时器PWM硬件控制输出：
配置PWM对应的IO，以及定时器PWM输出 ——> 启动PWM自动输出···

比较：

上面几种PWM输出方式，前面三种都会CPU干预PWM的输出，也就是会占用CPU资源，特别是前面两种方式，不仅占用CPU，误差还比较大。

使用第三种中断方式，如果频率比较高，CPU消耗的也比较严重。这种情况适合于没有硬件PWM输出的单片机。

第四种就是单片机自带硬件PWM输出功能，只需要简单配置就可以自动输出PWM波形，无需CPU干预。
硬件输出PWM例子
这里以大家熟悉的STM32F1为例：为大家简单分享一下硬件定时器输出PWM波形。

PWM定时器相关宏定义：

PWM配置：


PWM输出函数接口：

初始化配置，调用函数接口，直接就输出PWM波形了：

输出PWM波形：

说明：

本例使用的是STM32标准外设库，如果要深入理解其中原理，还是建议使用标准外设库。
当然，如果想要快速使用PWM这个功能，不想理解其原理，可以直接使用STM32CubeMX配置生成代码：

配置注意事项
想要更加精确控制，并更加满足应用层的需求，就需要自己一步一步深入了解原理。

下面说几点常见的问题吧。
1.引脚映射
如果你使用的引脚需要映射，就需要配置对应的参数。

比如：STM32F1使用PB11（需要查看数据手册）：

需要增加对应的“映射”代码：

2.频率和占空比精度
如果使用32位定时器的话，频率范围更宽、精度也可以达到更高。比如：频率：0.01Hz、 占空比0.01%等。

如果是16位的话，其中的参数都不能超过16位（65535）：

具体可根据自己情况进行配置，比如PWM（定时器）计数时钟、分频值等。

实际应用代码，建议增加各个参数的判断，以防越界（这里为了方便理解，就写的比较简单）。
3.更多
STM32都有硬件PWM输出功能，但不同的系列，其配置可能略有一些差异，简单参考官方例程以及手册。

现在大部分单片机都自带有硬件PWM输出功能，硬件的好处就是不用CPU干预。如果没有，可以尝试上面说的定时器中断的方式。

【学习资料】：给大家分享一些单片机学习资料，感兴趣的点击下方链接即可学习。
学习交流群：769843038

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