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        浅谈STM32单片机学习---PWM输出

        发布时间: 2020-02-19 07:16:31     来源: EDA中国

        采用定时器2的通道2,使PA1输出频率1K,占空比40的PWM波形,用PA8随意延时取反led灯,指示程序运行

        上午花了半天时间熟悉了stm32的PWM模块。中午利用午饭时间把PWM功能调试成功。当然,很简单的东西,也许很多前辈估计都不屑一顾的东西。

        今天最大的感叹就是网络资源实在是个巨大的宝库,真的很庆幸,在这个复杂的社会环境里,在一个到处充斥着私心、私利的时代,各个网站,各个论坛上的众多网友都时刻保持着开源的氛围。学习一定要和他人交流,而网络提供了这么一个极好的平台。

        废话少说,言归正传。

        实现功能:采用定时器2的通道2,使PA1输出频率1K,占空比40的PWM波形,用PA8随意延时取反led灯,指示程序运行。

        首先熟悉一下定时器的PWM相关部分。看图最明白

        STM32单片机学习---PWM输出

        其实PWM就是定时器的一个比较功能而已。

        CNT里的值不断++,一旦加到与CCRX寄存器值相等,那么就产生相应的动作。这点和AVR单片机很类似。既然这样,我们要产生需要的PWM信号,就需要设定PWM的频率和PWM的占空比。

        首先说频率的确定。由于通用定时器的时钟来源是PCLK1,而我又喜欢用固件库的默认设置,那么定时器的时钟频率就这样来确定了,如下:

        AHB72MHz)→APB1分频器(默认2APB1时钟信号(36MHz)→倍频器(*2倍)→通用定时器时钟信号(72MHz)。

        这里为什么是这样,在RCC模块学习记录里有详细记载,不多说。

        因此图中的CK_PSC就是72MHz了。

        下面的资料也是网上一搜一大把,我就罗列了:

        STM32的PWM输出有两种模式,模式1(PWM1)和模式2(PWM2),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1和模式2的区别如下:

        110:PWM模式1-在向上计数时,一旦TIMx_CNT=TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0),否则为有效电平(OC1REF=1)。

        111:PWM模式2-在向上计数时,一旦TIMx_CNT=TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电平。

        由此看来,模式1和模式2正好互补,互为相反,所以在运用起来差别也并不太大。我用的是模式一,因此后面的设定都是按照模式一来设定的。

         

        PWM的周期是就是由定时器的自动重装值和CNT计数频率决定的。而CNT的计数时钟是CK_PSC经分频器PSC得到,因此CNT的时钟就是CK_PSC/分频系数。这个分频系数在TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler确定。成都网站设计我设置的值是72,因此CNT的计数频率也就是CK_CNT的频率为1MHz。

        下一步就是确定定时器自动重装值。因为CNT每自加到ARR寄存器的值时就会自动清零,当然前提是设定为为向上计数模式,而就是根据这个溢出事件来改变PWM的周期。所以PWM信号的频率由ARR的值来确定。我设置的值是1000-1,即TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;因此PWM的周期是1MHz/1000=1KHz。

        接下来就要确定PWM的占空比了。因为CNT在自加到ARR值的过程中会不断和CRRX的值相比较,一旦二者相等就产生匹配事件,但要注意CNT不会理会这件事,它会继续++直到等于ARR。而CRRX的值我设定为400-1,那么占空比就随之确定为40%。

        好了,下面就是库函数的配置了。

        TIMER输出PWM实现步骤

        1.       设置RCC时钟;

        2.       设置GPIO;

        3.       设置TIMx定时器的相关寄存器;

        4.       设置TIMx定时器的PWM相关寄存器。

         

        首先是main函数和全局变量申明,很简单,不作说明


        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

        TIM_OCInitTypeDef TimOCInitStructure;

        int main(void)
        {
              

         

         

              rcc_cfg();
              gpio_cfg();
              tim2_cfg();
              pwm_cfg();
        // 
          while (1)
          {
           
            GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_SET);
         
         delay();

           
            GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_RESET);
         
            delay();
          }
        }

         

        下面是IO口的配置:

        void gpio_cfg()
        {
          RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
         
          GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
          GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
          GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

          GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
          GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
          GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        }

        此处要注意的是PWM输出口要配置为复用推挽输出,原因我也不知道,反正照搬就是了。

         

         

        下面是TIM配置函数,注释很清楚了,不作说明:

        void tim2_cfg()
        {
          RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

          TIM_DeInit(TIM2);
          TIM_InternalClockConfig(TIM2);
          //预分频系数为72,这样计数器时钟为72MHz/72 = 1MHz
          TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72;
          //设置时钟分割
          TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
          //设置计数器模式为向上计数模式
          TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
          //设置计数溢出大小,每计1000个数就产生一个更新事件
          TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
          //将配置应用到TIM2中
          TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

          //禁止ARR预装载缓冲器
          TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);
         
          TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIMx外设
        }

         

         

        接下来是关键的PWM的配置函数:

        void pwm_cfg()

        {

              //设置缺省值

               TIM_OCStructInit(&TimOCInitStructure);

               //PWM模式1输出

               TimOCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

               //设置占空比,占空比=(CCRx/ARR)*100%或(TIM_Pulse/TIM_Period)*100%

               TimOCInitStructure.TIM_Pulse = 400-1;

               //TIM输出比较极性高

               TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

               //使能输出状态

               TimOCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

               //TIM2的CH2输出

               TIM_OC2Init(TIM2, &TimOCInitStructure);

               //设置TIM2的PWM输出为使能

               TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);

        }

        stm32固件库的输出比较单元结构体与定时器的时基单元是分开定义的,而PWM模式只是输出比较结构体成员TimOCInitStructure.TIM_OCMode的一个取值,当把此结构体填充完后,还要映射到某个定时器,用TIM_OCXInit函数实现,我用了一个X,说明不止一个这样的函数,事实上,stm32的通用定时器都有四个通道,每个通道对应一个初始化函数,这里真够纠结的!最后还要使能该定时器的PWM输出功能,TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE)函数要注意,是outputs而不是output,说明TIM2不止一个通道嘛!够复杂,够繁琐的!

        下面是输出比较单元的结构体原型:

        typedef struct
        {
          uint16_t TIM_OCMode;       

          uint16_t TIM_OutputState 

          uint16_t TIM_OutputNState; 

          uint16_t TIM_Pulse       

          uint16_t TIM_OCPolarity  

          uint16_t TIM_OCNPolarity;  

          uint16_t TIM_OCIdleState;  

          uint16_t TIM_OCNIdleState; 
        } TIM_OCInitTypeDef;

        其中没有加色的成员是高级定时器才有的,通用定时器就不用管了。

        这里还有个TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity 成员需要注意,它有什么作用呢?在网上查的资料,如下图:

        STM32单片机学习---PWM输出

        前面说到pwm有pwm1和pwm2两种模式,这两种模式只能控制到OCXREF为止,TIM_OCPolarity 能控制OC1是直接等于OCXREF,还是取反极性!OC1才是最终的PWM信号。

        这里有个小插曲,我用示波器去测量PWM信号,发现信号居然是双极性的,然后改变TIM_OCPolarity ,再测,还是双极性,只是倒了个跟头;拐嬉晕猻tm32单片机能输出两极性的PWM,后面把示波器改为直流档(之前用的是交流档),波形才从零电位一下纵向移上去。以后要注意!

        关键字 : PWM STM32 单片机 输出 
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