STM32學習筆記5：通用定時器PWM輸出

ID:85109 · 發(fā)表于 2015-7-9 00:26

1. TIMER輸出PWM基本概念

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse WidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點，就是對脈沖寬度的控制。一般用來控制步進電機的速度等等。
STM32的定時器除了TIM6和TIM7之外，其他的定時器都可以用來產(chǎn)生PWM輸出，其中高級定時器TIM1和TIM8可以同時產(chǎn)生7路的PWM輸出，而通用定時器也能同時產(chǎn)生4路的PWM輸出。

1.1 PWM輸出模式

STM32的PWM輸出有兩種模式，模式1和模式2，由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位確定的（“110”為模式1，“111”為模式2）。模式1和模式2的區(qū)別如下：
110：PWM模式1－在向上計數(shù)時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平；在向下計數(shù)時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。
111：PWM模式2－在向上計數(shù)時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為無效電平，否則為有效電平；在向下計數(shù)時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。
由此看來，模式1和模式2正好互補，互為相反，所以在運用起來差別也并不太大。
而從計數(shù)模式上來看，PWM也和TIMx在作定時器時一樣，也有向上計數(shù)模式、向下計數(shù)模式和中心對齊模式，關(guān)于3種模式的具體資料，可以查看《STM32參考手冊》的“14.3.9 PWM模式”一節(jié)，在此就不詳細贅述了。

1.2 PWM輸出管腳

PWM的輸出管腳是確定好的，具體的引腳功能可以查看《STM32參考手冊》的“8.3.7 定時器復用功能重映射”一節(jié)。在此需要強調(diào)的是，不同的TIMx有分配不同的引腳，但是考慮到管腳復用功能，STM32提出了一個重映像的概念，就是說通過設(shè)置某一些相關(guān)的寄存器，來使得在其他非原始指定的管腳上也能輸出PWM。但是這些重映像的管腳也是由參考手冊給出的。比如說TIM3的第2個通道，在沒有重映像的時候，指定的管腳是PA.7，如果設(shè)置部分重映像之后，TIM3_CH2的輸出就被映射到PB.5上了，如果設(shè)置了完全重映像的話，TIM3_CH2的輸出就被映射到PC.7上了。

1.3 PWM輸出信號

PWM輸出的是一個方波信號，信號的頻率是由TIMx的時鐘頻率和TIMx_ARR預分頻器所決定的，具體設(shè)置方法在前面一個學習筆記中有詳細的交代。而輸出信號的占空比則是由TIMx_CRRx寄存器確定的。其公式為“占空比=(TIMx_CRRx/TIMx_ARR)*100%”，因此，可以通過向CRR中填入適當?shù)臄?shù)來輸出自己所需的頻率和占空比的方波信號。

2. TIMER輸出PWM實現(xiàn)步驟

1. 設(shè)置RCC時鐘；

2. 設(shè)置GPIO時鐘；

3. 設(shè)置TIMx定時器的相關(guān)寄存器；

4. 設(shè)置TIMx定時器的PWM相關(guān)寄存器。

第1步設(shè)置RCC時鐘已經(jīng)在前文中給出了詳細的代碼，在此就不再多說了。需要注意的是通用定時器TIMx是由APB1提供時鐘，而GPIO則是由APB2提供時鐘。注意，如果需要對PWM的輸出進行重映像的話，還需要開啟引腳復用時鐘AFIO。

第2步設(shè)置GPIO時鐘時，GPIO模式應該設(shè)置為復用推挽輸出GPIO_Mode_AF_PP，如果需要引腳重映像的話，則需要用GPIO_PinRemapConfig()函數(shù)進行設(shè)置。

第3步設(shè)置TIMx定時器的相關(guān)寄存器時，和前一篇學習筆記一樣，設(shè)置好相關(guān)的TIMx的時鐘和技術(shù)模式等等。具體設(shè)置參看“TIMER基本定時功能”的學習筆記。

第4步設(shè)置PWM相關(guān)寄存器，首先要設(shè)置PWM模式（默認情況下PWM是凍結(jié)的），然后設(shè)置占空比（根據(jù)前面所述公式進行計算），再設(shè)置輸出比較極性：當設(shè)置為High時，輸出信號不反相，當設(shè)置為Low時，輸出信號反相之后再輸出。最重要是是要使能TIMx的輸出狀態(tài)和使能TIMx的PWM輸出使能。

相關(guān)設(shè)置完成之后，就可以通過TIM_Cmd()來打開TIMx定時器，從而得到PWM輸出了。

3. TIMER輸出PWM源代碼

由于我現(xiàn)在手上的奮斗開發(fā)板是將PB.5接到LED上，因此需要使用TIM3的CH2通道，并且要進行引腳重映像。打開TIM3之后，PWM輸出，使得LED點亮，通過改變PWM_cfg()中的占空比可以調(diào)節(jié)LED的亮度。

#include "stm32f10x_lib.h"

void RCC_cfg();
void GPIO_cfg();
void TIMER_cfg();
void PWM_cfg();
//占空比，取值范圍為0-100
int dutyfactor = 50;

int main()
{
intTemp;
   RCC_cfg();
   GPIO_cfg();
   TIMER_cfg();
   PWM_cfg();

   //使能TIM3計時器，開始輸出PWM
   TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

   while(1);
}

void RCC_cfg()
{
   //定義錯誤狀態(tài)變量
   ErrorStatus HSEStartUpStatus;

   //將RCC寄存器重新設(shè)置為默認值
   RCC_DeInit();

   //打開外部高速時鐘晶振
   RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

   //等待外部高速時鐘晶振工作
   HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
   if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
   {
         //設(shè)置AHB時鐘(HCLK)為系統(tǒng)時鐘
         RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

         //設(shè)置高速AHB時鐘(APB2)為HCLK時鐘
         RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

         //設(shè)置低速AHB時鐘(APB1)為HCLK的2分頻
         RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

         //設(shè)置FLASH代碼延時
         FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

         //使能預取指緩存
         FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

         //設(shè)置PLL時鐘，為HSE的9倍頻8MHz * 9 = 72MHz
         RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

         //使能PLL
         RCC_PLLCmd(ENABLE);

         //等待PLL準備就緒
         while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

         //設(shè)置PLL為系統(tǒng)時鐘源
         RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

         //判斷PLL是否是系統(tǒng)時鐘
         while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
   }

   //開啟TIM3的時鐘
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
   //開啟GPIOB的時鐘和復用功能
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

}

void GPIO_cfg()
{
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;


   //部分映射，將TIM3_CH2映射到PB5
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE);
   GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

   //選擇引腳5
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
   //輸出頻率最大50MHz
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   //復用推挽輸出
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

   GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}

void TIMER_cfg()
{
   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

   //重新將Timer設(shè)置為缺省值
   TIM_DeInit(TIM3);
   //采用內(nèi)部時鐘給TIM3提供時鐘源
   TIM_InternalClockConfig(TIM3);
   //預分頻系數(shù)為0，即不進行預分頻，此時TIMER的頻率為72MHz
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
   //設(shè)置時鐘分割
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
   //設(shè)置計數(shù)器模式為向上計數(shù)模式
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
   //設(shè)置計數(shù)溢出大小，每計7200個數(shù)就產(chǎn)生一個更新事件，即PWM的輸出頻率為10kHz
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 7200 - 1;
   //將配置應用到TIM3中
   TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);
}

void PWM_cfg()
{
   TIM_OCInitTypeDef TimOCInitStructure;
   //設(shè)置缺省值
   TIM_OCStructInit(&TimOCInitStructure);
   //PWM模式1輸出
   TimOCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
   //設(shè)置占空比，占空比=(CCRx/ARR)*100%或(TIM_Pulse/TIM_Period)*100%
   TimOCInitStructure.TIM_Pulse = dutyfactor * 7200 / 100;
   //TIM輸出比較極性高
   TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
   //使能輸出狀態(tài)
   TimOCInitStructure.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Enable;
   //TIM3的CH2輸出
   TIM_OC2Init(TIM3, &TimOCInitStructure);
   //設(shè)置TIM3的PWM輸出為使能
   TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);
}

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