STM32生成互補PWM波（輸出前均爲低電平）

STM32的定時器功能很多，今天介紹一下生成互補PWM波形。STM32高級定時器1和8的時鐘是168MHZ。通用定時器通常是84MHZ。

頻率通用設置

定時器時鐘頻率設置的通用寫法。一般我們都是設置兩個參數，分頻係數和自動重裝載值，

但是其實我們可以對其代碼可以做進一步封裝，直接頻率作爲參數傳入，然後裏面通過頻率再計算分頻係數和自動重裝載值。

void TimerInit(u32 Frequency)
{
  u32 Prescalar;
  u32 Period;
 if(Frequency>=16 && Frequency<500000)
 {
     Prescalar = 84;
     Period = SystemCoreClock/168/Frequency;
  }
  else if(Frequency<16)
  {
     Prescalar = 8400;
     Period = SystemCoreClock/168/100/Frequency;
  }
  else
  {
     Prescalar = 1;
     Period = SystemCoreClock/2/Frequency;
  }
  TIM_TimeBaseInitTypeDef    TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure;
  NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
  
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
  
  TIM_DeInit(TIM3);
  
  TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure.TIM_Period=(Period-1); 
  TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure.TIM_Prescaler=(Prescalar -1);        
  TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

  TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitTypeDefStructure);
  
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;            //外部中斷8
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;  //搶佔優先級1
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;         //子優先級2
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;               //使能外部中斷通道
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);   
  
  TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
  TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
  
  TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
}

互補PWM波形產生

在輸出PWM波形之前，首先需要找到哪些引腳可以複用爲定時器，產生PWM波形，在原理圖上其實特別好找。

找到之後，就可以直接寫代碼了，相比定時器設置的時候多了一個結構體設TIM_OCInitTypeDef，負責PWM波形的設置。筆者這裏以定時器1的123通道爲例。

	u32 Prescalar;
	u32 Period;
	if(Frequency>=16 && Frequency<500000)
	{
	     Prescalar = 168;
	     Period = SystemCoreClock/168/Frequency;
	}
    else if(Frequency<16)
	{
	     Prescalar = 16800;
	     Period = SystemCoreClock/168/100/Frequency;
	}
	else
	{
	     Prescalar = 1;
	     Period = SystemCoreClock/Frequency;
    }
    
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);  	//TIM1時鐘使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTA時鐘
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); 	//使能PORTA時鐘	
    
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM1); //GPIOA8複用爲定時器1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_TIM1);
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_TIM1);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;           //GPIOA8
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //複用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推輓複用輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);              //初始化PA8
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //複用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推輓複用輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     
	 
	TIM_DeInit(TIM1); 
	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=Prescalar-1;  //定時器分頻
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=Period -1;   //自動重裝載值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定時器1
	
	//初始化TIM1 Channel1 PWM模式	  
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性低
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High ;//互補輸出極性
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//指定空閒狀態下的TIM輸出比較的引腳狀態。
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;//指定空閒狀態下的TIM互補輸出比較的引腳狀態。
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = Period /2; 
	
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
  
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
    TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設  TIM1 4OC1
	TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
    TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
	
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
	TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
  
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);//ARPE使能
	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);   //輸出使能，高級定時器特有的函數，通用定時器沒有。
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);//使能TIM1

輸出的波形如下：

死區設置

如果需要使用PWM波形控制MOS管的開斷，爲防止同臂橋導通，就需要設置死區，正好高級定時器支持設置死區時間，筆者也整理成通用的代碼，直接設置DeadTime即可設置死區時間，以ns爲單位。

直接在上面的代碼後面加上以下代碼即可設置死區時間。


     if(DeadTime<755)
	 {
		 SetTime=DeadTime/5.95;
	 }
	 else if(DeadTime>761&&DeadTime<1511)
	 {
		 SetTime=DeadTime/11.9-64+128;
	 }
	 else if(DeadTime>1511&&DeadTime<2973)
	 {
		 SetTime=DeadTime/47.2-32+192;
	 }
	 else if(DeadTime>3020&&DeadTime<5947)
	 {
		 SetTime=DeadTime/94.4-32+224;
	 }
	 
	TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;// 自動輸出功能使能??
	TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;                   //失能剎車輸入
	TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High;      //剎車輸入管腳極性高?
	TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=SetTime;                    //輸出打開和關閉狀態之間的延時 
	TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;     // 鎖電平參數: 不鎖任何位
	TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //設置在空閒模式下非工作狀態選項
	TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項
	TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRStructure);

產生的互補波形如下，死區時間是：50ns

生成特定個數的PWM波形

定時器裏面提供一個函數，可以直接設置波形的個數，定時器結構體裏面有個參數可以設置脈衝個數，即單脈衝模式。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=PulseNum;
TIM_SelectOnePulseMode(TIM1,TIM_OPMode_Single);

通過上面兩個函數就可以生成特定個數得波形個數。下次如果需要再生成需要重新啓動定時器。


    //部分代碼
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=Prescalar;  //定時器分頻
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=Period-1;   //自動重裝載值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=PulseNum;   //脈衝個數
	TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定時器1
	
	TIM_SelectOnePulseMode(TIM1,TIM_OPMode_Single);

特定個數的PMM波形。

輸出前均爲低電平的互補PWM波形

很多時候，互補PWM波形作爲Mos管的開關信號，需要在輸出前爲低電平。

但是STM32輸出的PWM波形是互補的，必然兩個波形中必然有一段時間是高電平的，即使在配置的時候，可以設置波形的極性和空閒狀態，但是還是無用，無法設置成想要的波形。

下圖爲Mos管電路，需要PWM波形來控制。

控制的波形信號。

如果我們可以改變IO的狀態，那麼在輸出前後改變成IO狀態之後，就可以拉低電平，就可以實現輸出前均爲低電平的互補波形。

在控制的時候，一般是設置固定的脈衝個數，所以還需要定時器在PWM波形輸出完成之後，關閉定時器。

所以具體的設計思路就出來了：

1. STM32輸出比較設置成單脈衝模型（特定個數），定時器1啓動PWM之後，定時器2同時開始計時（利用定時器的波形個數來定時）。

2. 波形產生完畢之後，定時時間到，關閉定時器1，關閉定時器2，同時將IO模式變成普通模式，將電平拉低。

3. 同時如果要連續輸出脈衝，所以需要定時器3做時間間隔定時。

u32 TIM1_PWM_Init(u32 Frequency,u16 DeadTime,u8 PulseNum)
{		 					 
	//此部分需手動修改IO口設置
	u32 arr=0;
	u16 SetTime=0;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

	TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);  	//TIM1時鐘使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTA時鐘
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); 	//使能PORTA時鐘	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM1); //GPIOA8複用爲定時器1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_TIM1);
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_TIM1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource15,GPIO_AF_TIM1);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =     GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;           //GPIOA8
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //複用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推輓複用輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);              //初始化PA8
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //複用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推輓複用輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     
	 
	TIM_DeInit(TIM1); 
	
	arr=SystemCoreClock/Frequency; 

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0;  //定時器分頻
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr-1;   //自動重裝載值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=PulseNum;
	TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定時器1
	
	TIM_SelectOnePulseMode(TIM1,TIM_OPMode_Single);
	//初始化TIM1 Channel1 PWM模式	  
	
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性低
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High ;//互補輸出極性
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//指定空閒狀態下的TIM輸出比較的引腳狀態。
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;//指定空閒狀態下的TIM互補輸出比較的引腳狀態。
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr/2; 
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
  
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
    TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
    TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
	
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式:TIM脈衝寬度調製模式2
	TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM1 4OC1
	TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM1在CCR1上的預裝載寄存器
   
	 if(DeadTime<755)
	 {
		 SetTime=DeadTime/5.95;
	 }
	 else if(DeadTime>761&&DeadTime<1511)
	 {
		 SetTime=DeadTime/11.9-64+128;
	 }
	 else if(DeadTime>1511&&DeadTime<2973)
	 {
		 SetTime=DeadTime/47.2-32+192;
	 }
	 else if(DeadTime>3020&&DeadTime<5947)
	 {
		 SetTime=DeadTime/94.4-32+224;
	 }
	 
	TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;// 自動輸出功能使能??
	TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;                   //失能剎車輸入
	TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High;      //剎車輸入管腳極性高?
	TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=SetTime;                    //輸出打開和關閉狀態之間的延時 
	TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;     // 鎖電平參數: 不鎖任何位
	TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //設置在空閒模式下非工作狀態選項
	TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項
	TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRStructure);

	TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);//ARPE使能
	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM1, DISABLE);//使能TIM1
	
	return arr;
  								  
}  
void SetPulseNum(u8 PulseNum)    //設置脈衝個數
{
  TIM1->RCR = PulseNum;
  TIM_GenerateEvent(TIM1,TIM_EventSource_Update);
}
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中斷
	{
    if(StartPWM_Flag)          //開始產生PWM波形
    { 
        if(Count1==Tim3Count)           //定時間隔產生PWM波形
      {
	        if(FirstEntryFlag!=0)      //由於首次是複用模式，所以不用更改模式。
	           IOModeEnable();
	        TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);                      //打開定時器1
	        TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);    //允許定時器4更新中斷
	        TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);                       //打開定時器4
	        Count1=0;
	        FirstEntryFlag=1;                                          
	   }
         else
       {
	        Count1++;
       }
      }
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中斷標誌位
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
  //定時時間到
	if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中斷
	{
          TIM1->CR1 &= (uint16_t)~TIM_CR1_CEN;     //關閉定時器1操作
          IOModeDisable();                                             //IO模式
     }
	TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);  //清除中斷標誌位
}

產生的波形如下：

STM32生成互補PWM波（輸出前均爲低電平）

頻率通用設置

互補PWM波形產生

死區設置

生成特定個數的PWM波形

輸出前均爲低電平的互補PWM波形

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