KST-STM32学习之PWM实现的各种途径(软件硬件+通用高级定时器)

一、STM32的通用定时器介绍

STM32F103ZE 拥有 TIM2、TIM3、TIM4 和 TIM5 共 4 个通用定时器。

STM32F103C8拥有TIM2/TIM3/TIM4这三个通用定时器

通用定时器除了具备基本定时器的向上计数器功能外，还可以向下、向上/向下计数。

此外还具备独立通道，能够实现输入捕获、输出比较、PWM 输出、单脉冲输出的功能。

二、输出比较产生PWM

1、产生PWM的几种方式

①、硬件实现。比如STM32 自带的 PWM 输出功能。

注意了，硬件实现的时候，外部接线需要接到通用定时器的外部通道上！

②、通用定时器的输出比较实现软件的PWM，这个软件产生的PWM要比定时器模拟产生的PWM精确许多。

③、单纯的定时器计数实现PWM。

2、STM32的输出比较相关介绍

每个通用定时器拥有4路捕获/比较通道。

每路通道都有一个捕获/比较寄存器(TIMx_CCRx)用于装载初值。

同时该寄存器包含两个寄存器，一个是供用户写入比较值的，另一个是和计数器比较的当前捕获/比较寄存器。

捕获/比较模式寄存器 x(TIMx_CCMRx)中有输出比较预装载使能位(OCxPE )，开启后只有当更新时间到来时， TIMx_CCRx寄存器的比较值，才会传入到当前捕获/比较寄存器。否则写入的比较值将立即生效。

当计数器和捕获/比较模式寄存器 x(TIMx_CCMRx)一样时，会发生什么呢？

①、假如此时设置了事件产生寄存器(TIMx_EGR)中的 CCxG 位，会产生一个捕获/比较事件。

②、设置了相应的中断使能位TIMx_DIER 寄存器中的 CCxIE 位，则会产生一个捕获/比较中断。

3、输出比较产生PWM代码实现

timer.c

#include "timer.h"

/* TIM4中断优先级配置函数 */

void NVIC_TIM4Enable(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_initstructure;

    NVIC_initstructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;           //选择TIM4中断通道

    NVIC_initstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;           //使能中断通道

    NVIC_initstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //设定抢占优先级为0

    NVIC_initstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        //设定响应优先级为0

    NVIC_Init(&NVIC_initstructure);

}

/* TIM4初始化函数*/

void TIM4Init(void)

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);        //使能TIM4时钟

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 255;                     //自动重装载值设为255，方便产生0-255级RGB颜色等级

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72*39-1;              //计数周期设为39us，以使RGB刷新达到100Hz无闪烁效果

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;                //基本定时器没有时钟分频功能，此项会被忽略

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //设置向上计数模式

    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);             //初始化TIM4

    TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);           //使能TIM4 CCR1的预装载寄存器

    TIM_SetCompare1(TIM4, 0);                                   //设定TIM4捕获比较1寄存器值为0

    NVIC_TIM4Enable();                                          //初始化TIM4中断优先级

    TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3); //清除中断标志位，否则启动中断会先进中断服务函数

    TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3, ENABLE);  //使能TIM4更新中断和捕获/比较1、2、3的中断源

    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);                                      //使能TIM4定时器

}

stm32f10x_it.c

...

/* TIM4中断 */

void TIM4_IRQHandler (void)

{

    /* 采用直接寄存器操作，可以获得比库函数更高的执行效率，节省中断函数执行时间 */

    if ((TIM4->SR & TIM_FLAG_Update) != 0) //检测是否为定时器溢出中断

    {

        TIM4->SR = ~TIM_FLAG_Update; //清除更新中断标志位

        if (TIM4->CCR1 != 0)         //比较值(即占空比)不为0时，点亮小灯，下同

        {

            LED = 1;

        }

    }    

    else if ((TIM4->SR & TIM_IT_CC1) != 0) //检测比较中断产生时熄灭小灯，下同

    {

        TIM4->SR = ~TIM_IT_CC1; //清除捕获/比较通道1中断标志位

        LED = 0;

    }

}

此处只是简单的验证，所以在主函数通过设定比较值来改变占空比。

TIM_SetCompare1(TIM4, 5); //这里的设置的范围是0~255(定时器设置的时候分了256级！)

//当然也可以直接采用寄存器的方式 TIM4->CCR1 = 5;

还需要注意的是通用定时器的分频值，预计装载值。具体解释可以看

三、硬件PWM

硬件实现的时候，外部接线需要接到通用定时器的外部通道上！当然也不可以，不在对应的外部通道上！（前提得能重映射！）

基本定时器不能输出PWM，通用和高级定时器才可以。

而通用和高级的配置又有所不同，一个一个来看…

1、高级定时器的硬件PWM输出

对应TIM1_CH1 - PA8 ; TIM_CH4 - PA11

void TIM1Init()

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  //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 CH4的PWM脉冲波形

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11; //TIM_CH1 //TIM_CH4

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 = 255; //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 = 72*39-1; //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;  //TIM向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

//TIM_OCMode;TIM_OCPolarity-对应输出的占空比CCR。 TIM_OCMode=1;TIM_OCPolarity=High或者TIM_OCMode=2;TIM_OCPolarity=Low为正常

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1;                            //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值;也就是刚上电的占空比

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //输出极性:TIM输出比较极性高

TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //MOE 主输出使能

TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能  

TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4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);  //使能TIM1

}

2、通用定时器的硬件PWM输出

对应TIM3_CH2 - PA7

void TIM3Init(void)

{

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_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA时钟

//设置该引脚为复用输出功能,输出 TIM3 CH2 的 PWM 脉冲波形  GPIOA.7

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //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(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO

//初始化 TIM3

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 255; //设置在自动重装载周期值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72*39-1; //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; //TIM 向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化 TIMx

//初始化 TIM3 Channel2 PWM 模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择 PWM 模式 1

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 255;

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_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //初始化外设 TIM3 OC2

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能预装载寄存器

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIM3

}

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