1.PWM输出实验1.PWM简介2.代码编写

目录

1.PWM简介

原理

寄存器

1.捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）

2.捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

3.捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

2.代码编写

代码

效果

本章我们将使 用 TIM1 的通道 1 产生 PWM 来控制 DS0 的亮度

1.PWM简介

脉冲宽度调制(PWM)，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。就是对脉冲宽 度的控制

原理

        我们假定定时器工作在向上计数 PWM 模式，且当 CNT=CCRx 时输出 1。那么就可以得到如上的 PWM 示意图：当 CNT 值小于 CCRx 的时候，IO 输出低电平(0)，当 CNT 值大于等于 CCRx 的 时候，IO 输出高电平(1)，当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次 循环。改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的频率，这就是 PWM 输出的原理。

      注意：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。

通用定时器也能同时产生多达 4 路的 PWM 输出。

寄存器

      要使 STM32 的高级定时器 TIM1 产生 PWM 输出，除了（ARR、 PSC、CR1 等）外，我们还会用到 4 个寄存器（通用定时器则只需要 3 个），来控制 PWM 的输 出。这四个寄存器分别是：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）

刹车和死区寄存器（TIMx_BDTR）

1.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。

       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，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。另外 CCxS 用于设置通道的方向 （输入/输出）默认设置为 0，就是设置通道作为输出使用。

2.捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

我们这里只用到了 CC1E 位，该位是输入/捕获 1 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

3.捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

  TIMx_CCR1:     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。

2.代码编写

    （1） 要使用 TIM1，我们必须先开启 TIM1 的时钟， 这里我们还要配置 PA8 为复用输出（当然还要时能 PORTA 的时钟），这是因为 TIM1_CH1 通 道将使用 PA8 的复用功能作为输出。库函数使能 TIM3 时钟的方法是：
 

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟

  （2）设置 TIM1 的 ARR 和 PSC。 在开启了 TIM1 的时钟之后，我们要设置 ARR 和 PSC 两个寄存器的值来控制输出 PWM 的 周期。当 PWM 周期太慢（低于 50Hz）的时候，我们就会明显感觉到闪烁了。因此，PWM 周 期在这里不宜设置的太小。这在库函数是通过 TIM_TimeBaseInit 函数实现的，在上一节定时器 中断章节我们已经有讲解，这里就不详细讲解，调用的格式为： 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 TIMx 的

3）设置 TIM1_CH1 的 PWM 模式及通道方向, 使能 TIM1 的 CH1 输出。 接下来，我们要设置 TIM1_CH1 为 PWM 模式（默认是冻结的），因为我们的 DS0 是低电平亮，而我们希望当 CCR1 的值小的时候，DS0 就暗，CCR1 值大的时候，DS0 就亮，所以我们要通过配置 TIM1_CCMR1 的相关位来控制 TIM1_CH1 的模式。

在库函数中，PWM 通道设 置是通过函数 TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()来设置的，不同的通道的设置函数不一样，这里我 们使用的是通道 1，所以使用的函数是

TIM_OC1Init()。

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；

 TIM_OCInitTypeDef; 这里我们讲解一下与我们要求相关的几个成员变量： 参数 TIM_OCMode 设置模式是 PWM 还是输出比较，这里我们是 PWM 模式。

  参数 TIM_OutputState 用来设置比较输出使能，也就是使能 PWM 输出到端口。

参数 TIM_OCPolarity 用来设置极性是高还是低。

其他的参数 TIM_OutputNState，TIM_OCNPolarity，TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是 高级定时器 TIM1 和 TIM8 才用到的。

要实现我们上面提到的场景，方法是： TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择 PWM 模式 2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高 TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //初始化 TIM1 OC1 4）使能 TIM1。

在完成以上设置了之后，我们需要使能 TIM1。使能 TIM1 的方法前面已经讲解过： TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //使能 TIM1 5）设置 MOE 输出，使能 PWM 输出。

普通定时器在完成以上设置了之后，就可以输出 PWM 了，但是高级定时器，我们还需要 使能刹车和死区寄存器（TIM1_BDTR）的 MOE 位，以使能整个 OCx（即 PWM）输出。库函 数的设置函数为： TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);// MOE 主输出使能 6）修改 TIM1_CCR1 来控制占空比。

最后，在经过以上设置之后，PWM 其实已经开始输出了，只是其占空比和频率都是固定 的，而我们通过修改 TIM1_CCR1 则可以控制 CH1 的输出占空比。继而控制 DS0 的亮度。

在库函数中，修改 TIM1_CCR1 占空比的函数是：

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1)；

对于其他通道，分别有一个函数名字，函数格式为 TIM_SetComparex(x=1,2,3,4)。

通过以上 6 个步骤，我们就可以控制 TIM1 的 CH1 输出 PWM 波了。

代码

timer.c

#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{ 
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// ①使能 tim1 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); 
//①使能 GPIO 外设时钟使能
 
 //设置该引脚为复用输出功能,输出 TIM1 CH1 的 PWM 脉冲波形
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //TIM_CH1
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
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 80K
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
//设置用来作为 TIMx 时钟频率除数的预分频值 不分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //②初始化 TIMx
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //脉宽调制模式 2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //③初始化外设 TIMx
 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //⑤MOE 主输出使能
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); //CH1 预装载使能
TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //④使能 TIM1
}

main.c

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
  
	int main(void)
{
u16 led0pwmval=0; 
u8 dir=1;
delay_init(); //延时函数初始化 
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
TIM1_PWM_Init(899,0);//不分频。PWM 频率=72000/(899+1)=80Khz 
 while(1)
{
delay_ms(10);
if(dir)led0pwmval++;
else led0pwmval--;
if(led0pwmval>300)dir=0;
if(led0pwmval==0)dir=1; 
TIM_SetCompare1(TIM1,led0pwmval); 
} 
}

效果

我们将看 DS0 不停的由暗变到亮，然后又从亮变到 暗。每个过程持续时间大概为 3 秒钟左右。

最后

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