STM32 定时器产生PWM彻底应用-电子工程世界

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这次学习STM32花了很长时间，一个礼拜多，也有颇多收获，学习过程也有颇多曲折。这次的任务是：用STM32的一个定时器在四个通道上产生四路频率可调占空比可调的PWM波。

看到这个题，我先看STM32的数据手册，把STM32的定时器手册看完就花了一天，但是看了一遍任然不知道所云，就看库函数，略有点理解，就想一哈把这个程序调出来，于是就花了一天多时间仿照网上别人的程序来写，花了一天多写出来调试，结果行不通，做了无用功，于是静下心来想想，还是一步一步的来。

我先用STM32的通用定时器用PWM模式产生四路相同占空比，不同频率的PWM波，配置如下：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//使能TIM2时钟

TIM_InternalClockConfig(TIM2);//使用内部时钟

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1799;//设置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_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_BaseInitStructure);

//通道1

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//选择定时器模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态

TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);

//通道2

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR2_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC2PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

//通道3

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR3_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC3PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

//通道4

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR4_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC4PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);

用pwm模式输出的频率和占空比是固定的，不可调，要想输出频率可调，占空比可调，必须得使用比较输出模式。这点资料是在STM32全国巡回研讨会上看到的，如图：

所以，接下来我就写了一个程序通过输出比较模式产生一路PWM波，这个波的频率和占空比都由自己确定，函数配置如下：

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值(18M)

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1800;//设置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_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_BaseInitStructure);

//通道1

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;//选择定时器模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val1;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态

TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,ENABLE);

TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_CC1,ENABLE);

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

void TIM2_IRQHandler(void)

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1);

if(n==1)

{

n=0;

TIM_SetCompare1(TIM2,CCR1_Val2);

}

else

{

n=1;

TIM_SetCompare1(TIM2,CCR1_Val1);

}

通过改变比较寄存器（CCR1）中的值，改变PWM的占空比，在每次匹配中断中改变CCR1的值。上面程序实现的是产生一路频率为10K占空比为40%的PWM波。

有了上面的思想我就想产生四路不同频率不同占空比的PWM波，经过反复思考光配函数似乎不能实现，在网上去查了的，很多网友也说不能实现，有一个网友给了一个提示：软件模拟。刚开始没明白什么意思，于是还是自己继续配置库函数，在这个过程中一直有两个疑问：

每次中断中，CCR寄存器的值都在循环的增加，CCR的寄存器不可能是无限大吧？就算是无限大，计数器也不是无限大呀，他只能记到65535。初步确定使用匹配中断不行，我有想过同时使用溢出中断和匹配中断，但这样四路PWM波只能是固定的，频率和占空比不能调。大概说一下怎样用溢出中断和匹配中断实现四路固定的PWM波，把计数器寄存器（CNT）的值装最大周期的那个PWM波，当一次计数完成算一下三路小点周期数，在匹配中断中对应的设个变量，CCR就改变几次，溢出中断来了就再次给计数器装初值，同时四个比较寄存器从装初值，这样很麻烦，理论上可以实现，但我考虑到最终不能实现我的要求，就没有去验证。所以产生四路频率可调占空比可调，用一个定时器似乎不能实现，就一直卡到这里，我又在想飞哥说能实现，就肯定能实现，我又在网上找资料，还是没找到，只是有人题四路，软模拟，于是我就思考用软模拟实现，最后在一个师兄的指点下，确实用软件模拟一个中间比较寄存器能实现，思路大概是这样子的，首先让比较寄存器装满，也就是最大值（65535），然后通过改变模拟比较寄存器的值，每次匹配中断只需把模拟比较寄存器的值去比较就行，具体方案看程序。

unsigned char Cnt[4]; //一个数组，这个数组的每个元素对应一个通道，用来判断装PWM得高电平还是低电平数

unsigned int T[4];//周期数组

unsigned int R[4];//模拟的比较寄存器数组，一样的每个通道对应一个数组元素

unsigned int Rh[4];//模拟的PWM高电平比较寄存器

unsigned int Rl[4]; //模拟的PWM低电平比较寄存器

unsigned char F[4];//占空比数组

unsigned int CCR1,CCR2,CCR3,CCR4;

void Init(void)

{

unsigned char i = 0;

for(i = 0; i < 4; i++)

{

Cnt[i]= 0;

T[i] = 0;

R[i] = 0;

Rh[i] = 0;

Rl[i] = 0;

F[i] = 0;

}

//t的范围为（0~65536）

T[0] = 450; //F=40K

T[1] = 600; //F=30K

T[2] = 900; //F=20K

T[3] = 1800; //F=10K

//F(占空比)的范围为（0~100）

F[0] = 40;

F[1] = 30;

F[2] = 20;

F[3] = 10;

for(i = 0; i < 4; i++)

{

Rh[i] = (T[i] * F[i]) / 100;

Rl[i] = T[i] - Rh[i];

}

R[0] = Rl[0];

R[1] = Rl[1];

R[2] = Rl[2];

R[3] = Rl[3];

CCR1 = R[0];

CCR2 = R[1];

CCR3 = R[2];

CCR4 = R[3];

}

对应的数组初始化

void RCC_Configuration(void)

{

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

}

时钟配置

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//Key1 PA0 Key3 PA8

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_8;