STM32學(xué)習(xí)筆記5：通用定時(shí)器PWM輸出

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是對(duì)脈沖寬度的控制。一般用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的速度等等。

STM32的定時(shí)器除了TIM6和TIM7之外，其他的定時(shí)器都可以用來(lái)產(chǎn)生PWM輸出，其中高級(jí)定時(shí)器TIM1和TIM8可以同時(shí)產(chǎn)生7路的PWM輸出，而通用定時(shí)器也能同時(shí)產(chǎn)生4路的PWM輸出。

1.1PWM輸出模式

STM32的PWM輸出有兩種模式，模式1和模式2，由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位確定的（“110”為模式1，“111”為模式2）。模式1和模式2的區(qū)別如下：

110：PWM模式1－在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時(shí)通道1為無(wú)效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。

111：PWM模式2－在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時(shí)通道1為有效電平，否則為無(wú)效電平。

由此看來(lái)，模式1和模式2正好互補(bǔ)，互為相反，所以在運(yùn)用起來(lái)差別也并不太大。

而從計(jì)數(shù)模式上來(lái)看，PWM也和TIMx在作定時(shí)器時(shí)一樣，也有向上計(jì)數(shù)模式、向下計(jì)數(shù)模式和中心對(duì)齊模式，關(guān)于3種模式的具體資料，可以查看《STM32參考手冊(cè)》的“14.3.9 PWM模式”一節(jié)，在此就不詳細(xì)贅述了。

1.2PWM輸出管腳

PWM的輸出管腳是確定好的，具體的引腳功能可以查看《STM32參考手冊(cè)》的“8.3.7定時(shí)器復(fù)用功能重映射”一節(jié)。在此需要強(qiáng)調(diào)的是，不同的TIMx有分配不同的引腳，但是考慮到管腳復(fù)用功能，STM32提出了一個(gè)重映像的概念，就是說(shuō)通過(guò)設(shè)置某一些相關(guān)的寄存器，來(lái)使得在其他非原始指定的管腳上也能輸出PWM。但是這些重映像的管腳也是由參考手冊(cè)給出的。比如說(shuō)TIM3的第2個(gè)通道，在沒(méi)有重映像的時(shí)候，指定的管腳是PA.7，如果設(shè)置部分重映像之后，TIM3_CH2的輸出就被映射到PB.5上了，如果設(shè)置了完全重映像的話，TIM3_CH2的輸出就被映射到PC.7上了。

1.3PWM輸出信號(hào)

PWM輸出的是一個(gè)方波信號(hào)，信號(hào)的頻率是由TIMx的時(shí)鐘頻率和TIMx_ARR預(yù)分頻器所決定的，具體設(shè)置方法在前面一個(gè)學(xué)習(xí)筆記中有詳細(xì)的交代。而輸出信號(hào)的占空比則是由TIMx_CRRx寄存器確定的。其公式為“占空比=(TIMx_CRRx/TIMx_ARR)*100%”，因此，可以通過(guò)向CRR中填入適當(dāng)?shù)臄?shù)來(lái)輸出自己所需的頻率和占空比的方波信號(hào)。

2.TIMER輸出PWM實(shí)現(xiàn)步驟

1.設(shè)置RCC時(shí)鐘；

2.設(shè)置GPIO時(shí)鐘；

3.設(shè)置TIMx定時(shí)器的相關(guān)寄存器；

4.設(shè)置TIMx定時(shí)器的PWM相關(guān)寄存器。

第1步設(shè)置RCC時(shí)鐘已經(jīng)在前文中給出了詳細(xì)的代碼，在此就不再多說(shuō)了。需要注意的是通用定時(shí)器TIMx是由APB1提供時(shí)鐘，而GPIO則是由APB2提供時(shí)鐘。注意，如果需要對(duì)PWM的輸出進(jìn)行重映像的話，還需要開(kāi)啟引腳復(fù)用時(shí)鐘AFIO。

第2步設(shè)置GPIO時(shí)鐘時(shí)，GPIO模式應(yīng)該設(shè)置為復(fù)用推挽輸出GPIO_Mode_AF_PP，如果需要引腳重映像的話，則需要用GPIO_PinRemapConfig()函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

第3步設(shè)置TIMx定時(shí)器的相關(guān)寄存器時(shí)，和前一篇學(xué)習(xí)筆記一樣，設(shè)置好相關(guān)的TIMx的時(shí)鐘和技術(shù)模式等等。具體設(shè)置參看“TIMER基本定時(shí)功能”的學(xué)習(xí)筆記。

第4步設(shè)置PWM相關(guān)寄存器，首先要設(shè)置PWM模式（默認(rèn)情況下PWM是凍結(jié)的），然后設(shè)置占空比（根據(jù)前面所述公式進(jìn)行計(jì)算），再設(shè)置輸出比較極性：當(dāng)設(shè)置為High時(shí)，輸出信號(hào)不反相，當(dāng)設(shè)置為L(zhǎng)ow時(shí)，輸出信號(hào)反相之后再輸出。最重要是是要使能TIMx的輸出狀態(tài)和使能TIMx的PWM輸出使能。

相關(guān)設(shè)置完成之后，就可以通過(guò)TIM_Cmd()來(lái)打開(kāi)TIMx定時(shí)器，從而得到PWM輸出了。

3.TIMER輸出PWM源代碼

由于我現(xiàn)在手上的奮斗開(kāi)發(fā)板是將PB.5接到LED上，因此需要使用TIM3的CH2通道，并且要進(jìn)行引腳重映像。打開(kāi)TIM3之后，PWM輸出，使得LED點(diǎn)亮，通過(guò)改變PWM_cfg()中的占空比可以調(diào)節(jié)LED的亮度。

#include "stm32f10x_lib.h"

void RCC_cfg();

void GPIO_cfg();

void TIMER_cfg();

void PWM_cfg();

//占空比，取值范圍為0-100

int dutyfactor = 50;

int main()

{

int Temp;

RCC_cfg();

GPIO_cfg();

TIMER_cfg();

PWM_cfg();

//使能TIM3計(jì)時(shí)器，開(kāi)始輸出PWM

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

while(1);

}

void RCC_cfg()

{

//定義錯(cuò)誤狀態(tài)變量

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

//將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值

RCC_DeInit();

//打開(kāi)外部高速時(shí)鐘晶振

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

//等待外部高速時(shí)鐘晶振工作

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

{

//設(shè)置AHB時(shí)鐘(HCLK)為系統(tǒng)時(shí)鐘

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

//設(shè)置高速AHB時(shí)鐘(APB2)為HCLK時(shí)鐘

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

//設(shè)置低速AHB時(shí)鐘(APB1)為HCLK的2分頻

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

//設(shè)置FLASH代碼延時(shí)

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

//使能預(yù)取指緩存

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

//設(shè)置PLL時(shí)鐘，為HSE的9倍頻8MHz * 9 = 72MHz

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

//使能PLL

RCC_PLLCmd(ENABLE);

//等待PLL準(zhǔn)備就緒

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

//設(shè)置PLL為系統(tǒng)時(shí)鐘源

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

//判斷PLL是否是系統(tǒng)時(shí)鐘

while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

}

//開(kāi)啟TIM3的時(shí)鐘

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

//開(kāi)啟GPIOB的時(shí)鐘和復(fù)用功能

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

}

void GPIO_cfg()

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//部分映射，將TIM3_CH2映射到PB5

//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE);

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

//選擇引腳5

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

//輸出頻率最大50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

//復(fù)用推挽輸出

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

}

void TIMER_cfg()

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

//重新將Timer設(shè)置為缺省值

TIM_DeInit(TIM3);

//采用內(nèi)部時(shí)鐘給TIM3提供時(shí)鐘源

TIM_InternalClockConfig(TIM3);

//預(yù)分頻系數(shù)為0，即不進(jìn)行預(yù)分頻，此時(shí)TIMER的頻率為72MHz

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;

//設(shè)置時(shí)鐘分割

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

//設(shè)置計(jì)數(shù)器模式為向上計(jì)數(shù)模式

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

//設(shè)置計(jì)數(shù)溢出大小，每計(jì)7200個(gè)數(shù)就產(chǎn)生一個(gè)更新事件，即PWM的輸出頻率為10kHz

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 7200 - 1;

//將配置應(yīng)用到TIM3中

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);

}

void PWM_cfg()

{

TIM_OCInitTypeDef TimOCInitStructure;

//設(shè)置缺省值

TIM_OCStructInit(&TimOCInitStructure);

//PWM模式1輸出

TimOCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

//設(shè)置占空比，占空比=(CCRx/ARR)*100%或(TIM_Pulse/TIM_Period)*100%

TimOCInitStructure.TIM_Pulse = dutyfactor * 7200 / 100;

//TIM輸出比較極性高

TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

//使能輸出狀態(tài)

TimOCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

//TIM3的CH2輸出

TIM_OC2Init(TIM3, &TimOCInitStructure);

//設(shè)置TIM3的PWM輸出為使能

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);

}