STM32-(24)：PWM基础

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，即脉冲宽度调制。其通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制，用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。等效的实现是基于采样定理中的一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指该环节的输出响应波形基本相同。

如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。

为了实现a的效果，可以通过b这种正弦波去模拟达到这种效果。（通过每一段的面积相同去模拟）

PWM信号是数字的，在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(0N)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。

改变脉冲的周期可以达到调频的效果，改变脉冲的宽度或占空比可以达到调压的效果，因此，采用适当控制方法即可使电压或电流与频率协调变化。

PWM控制技术获得了空前的发展，并且广泛的运用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
PWM具有很多的优点，主要优点如下：
①从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换；
②让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响，这是PWM用于通信的主要原因。

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。而通用定时器也能同时产生多达4路的PWM输出，这样，STM32最多可以同时产生30路PWM输出！

应用举例：

步进电机驱动
舵机控制器

1) PWM输出模式

STM32的PWM输出有两种模式，模式1和模式2,由TIMx CCMRx寄存器中的OCxM位确定的（“110”为模式1, “111”为模式2)。模式i和模式2的区别如下：

110 PWM模式1一在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平(0C1REF=1)。

111: PWM模式2-在向上计数时，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

而从计数模式上来看，PWM也和TIMX在作定时器时一样，也有向上计数模式、向下计数模式和中心对齐模式。

举例分析：

比如上方 自动重装载寄存器（ARR）、计数器（CNT）、捕获/比较1寄存器（CCR1）,比如将ARR的值设为50，然后CNT由0开始数，数到50之后（这里举例默认是向上计数的），又开始从0开始数，又假设CCR1的值设定为25，PWM的输出模式为 110，当计数值CNT小于25时，输出的OC1REF 为高电平，大于25时，输出低电平。这个波形的占空比为1:1，比较有规律，可以通过控制几个寄存器的值来得到我想要的波形。

2) PWM输出管脚

PWM的输出管脚是确定好的：

不同的TIMx有分配不同的引脚，但是考虑到管脚复用功能，STM32提出了一个重映像的概念，就是说通过设置某一些相关的寄存器，来使得在其他非原始指定的管脚上也能输出PWM.
比如说TIM3的第2个通道，在没有重映像的时候，指定的管脚是 PA.7，如果设置部分重映像之后，TIM3_CH2的输出就被映射到 PB.5上了，如果设置了完全重映像的话，TIM_CH2的输出就被映射到 PC.7上了。

3) PWM输出信号

PWM输出的是一个方波信号，信号的频率是由 TIMx 的时钟频率和 TIMx_ARR 预分频器所决定的，具体设置方法在前面一个定时器中有详细介绍。而输出信号的占空比则是由 TIMx_CRRx寄存器确定的。其公式为“占空比 = （TIMx_CRRx/TIMx_ARR）*100%”，因此，可以通过向CRR中填入适当的数来输出自己所需的频率和占空比的方波信号。

4) 操作步骤

1.设罝RCC时钟；
2.设置GPIO时钟；
3.设罝TIMx定时器的相关寄存器；
4.设罝TIMx定时器的PWM相关寄存器。

第2步设置GPIO时钟时，GPIO模式应该设置为复用推挽输出GPIO_Mode_AF_PP，如果需要引脚重映像的话，则需要用GPIO_PinRemapConfig()函数进行设置。

第3步设罝TIMx定时器的相关寄存器时，和之前介绍的一样。

第4步设罝PWM相关寄存器，首先要设罝PWM模式（默认情况下PWM是冻结的），然后设置占空比（根据前面所述公式进行计算），再设置输出比较极性：当设罝为High时，输出信号不反相，当设置为Low时，输出信号反相之后再输出。最重要是是要使能TIMx的输出状态和使能TIMx的PWM输出使能。

相关设置完成之后，就可以通过TIM_Cmd()来打开TIMx定时器，从而得到PWM输出了。

边沿对齐的PWM波形（ARR=8）

分析：向上计数模式，比如自动重装载寄存器（ARR=8）,就是计数寄存器（CNT）会从0数到8，当比较单元CCRx=4时，计数器的值小于4时，输出高电平，大于等于时会发生跳变，变为低电平，当计数到8又从0开始计数时又会跳变为高电平。
中央对齐的PWM波形（ARR=8）