STM32學習筆記（9）定時器相關之PWM概述

簡介

PWM：Pulse Width Modulation，即脈衝寬度調製，它是通過對一系列脈衝的寬度進行調製，等效出所需要的波形（包含形狀以及幅值），對模擬信號電平進行數字編碼，也就是說通過調節佔空比的變化來調節信號、能量等的變化。

佔空比：指在一個週期內，信號處於高電平的時間佔據整個信號週期的百分比，例如方波的佔空比就是50%.

應用：調光電路，直流斬波電路、蜂鳴器驅動、電機驅動、逆變電路、加溼機霧化量等，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

以交流調光電路爲例，高電平佔多一點，也就是佔空比大一點亮度就亮一點，佔空比小一點亮度就沒有那麼亮，前提是PWM的頻率要大於我們人眼識別頻率，要不然會出現閃爍現象。

原理

如圖：
ARR是自動重裝載寄存器(TIMx_ARR)的值，CNT是定時器計數器當前的值，CCRx是捕獲/比較寄存器 x(TIMx_CCRx)的值。當計數器 的值CNT小於CCRx,則輸出低電平，大於CCRx,則輸出高電平，通過改變CCRx的值即可改變佔空比,改變ARR的值即可改變週期。

使用相關

工作過程

1,TIMx_CCMR1寄存器的OC1M[2:0]位,設置輸出模式控制器
110:PWM模式1
111:PWM模式2

2,計數器值TIMx_CNT與通道1捕獲比較寄存器CCR1進行比較,通過比較結果輸出有效電平和無效電平
OC1REF=0 無效電平
OC1REF=1 無效電平
3,通過輸出模式控制器產生的信號TIMx_CCER寄存器的CC1P位,設置輸入/捕獲通道1輸出極性
0:高電平有效
1:低電平有效
4,TIMx_CCER:CC1E位控制輸出使能電路,信號由此輸出到對應引腳
0:關閉
1:開啓

有效電平與無效電平：
首先，OCxREF是一個參考信號，並且被約定
OCxREF有效則OCxREF=1，即高電平爲OCxREF的有效電平；
OCxREF無效則OCxREF=0，即低電平爲OCxREF的無效電平。

相應計算

向上計數，設置PWM模式爲2（即TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1爲無效電平，否則爲有效電平），使PSC分頻設置成71，ARR的值設置成4999，由TimeOut=（ARR+1）（PSC+1）/Tclk，此時溢出時間爲5ms，並且由每一次計數時間爲（PSC+1）/Tclk=1μs，此時使CCRx的值爲2000，則一個週期內低電平持續時間爲2ms，高電平持續時間3ms。佔空比爲60%。

配置

輸出配置步驟

1.使能定時器與相關IO口時鐘；
2.初始化IO口爲複用功能輸出；
3.把相應引腳設置爲定時器的PWM輸出引腳；（相應引腳在手冊查找，如果需要配置重映射，必須開啓AFIO時鐘，並設置重映射）
4.初始化定時器；（ARR，PSC等）TIM_TimeBaseInit();
5.初始化相應輸出比較參數；TIM_OC2Init();
6.使能預裝載寄存器；TIM_OC2PreloadConfig();
7.使能定時器；TIM_Cmd();

相關結構體

typedef struct
{
uint16_t TIM_OCMode;     //設置PWM的模式
uint16_t TIM_OutputState;//輸出使能/使能  
uint16_t TIM_OutputNState;  
uint16_t TIM_Pulse;        //比較值，即CCRx的值，控制佔空比
uint16_t TIM_OCPolarity;    //比較輸出極性
uint16_t TIM_OCNPolarity;  
uint16_t TIM_OCIdleState;  
uint16_t TIM_OCNIdleState;  
} TIM_OCInitTypeDef;

PWM模式爲2：TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1爲無效電平，否則爲有效電平
PWM模式爲1：TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1爲有效電平，否則爲無效電平
（可在TIMx_CCMR1的OCxM位配置這兩個模式）

配置範例

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
 
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//相關結構體初始化
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitSrtue;
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStrie;

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定時器3時鐘
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外設和AFIO複用功能模塊時鐘
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;     //LED0-->PB.5 端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    //複用推輓輸出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //IO口速度爲50MHz
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);      //根據設定參數初始化GPIOB.5

  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//重映射函數,部分重映射
 
  TIM_TimeBaseInitSrtue.TIM_Prescaler=psc;//預分頻係數
  TIM_TimeBaseInitSrtue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上計數
  TIM_TimeBaseInitSrtue.TIM_Period=arr;//自動裝載值
  TIM_TimeBaseInitSrtue.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//設置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
  TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitSrtue);//初始化TIMx的時間基數單位

  TIM_OCInitStrie.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;//模式2
  TIM_OCInitStrie.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//輸出極性
  TIM_OCInitStrie.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
   TIM_OCInitStrie.TIM_Pulse=100;//設置比較值爲100（如果想動態改變佔空比，這裏不要設置，而是用其它函數設置
  TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStrie);//初始化輸出比較參數
 
  TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//使能輸出比較預裝載
 
  TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能定時器
}

之後，在主函數調用並輸入適當的ARR，PSC值即可

附：相關函數
1.設置比較值函數

void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef*TIMx.uint16_t Compare2);

2.使能輸出比較預裝載

void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef*TIMx.uint16_t TIM_OC2Preload);

3.使能自動重裝載的預裝載寄存器允許位

void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef*TIMx.FunctionalState NewState);