9、STM32的PWM的原理与使用（内附代码）

1、PWM是什么？

    是脉冲宽度调制，简称脉宽调制。利用微处理器数字输出对模拟电路进行控制的一种有效的技术，就是对脉冲宽度的控制。

    这里说的脉冲，就是我们产生的方波。方波就是N个这样的周期连续的产生。

一个周期内高电平持续的时间就是脉冲宽度(脉宽)，而PWM（脉冲宽度调制）就是控制一个周期内的高电平的持续时间。

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2、简单的PWM的原理示意图

CNT：是当前值寄存器，计数寄存器。

ARR：是自动重载寄存器（初始化设定）。

CCRx：比较值寄存器（TIM_SetCompare1()设定修改占空比）。

 

假定定时器工作在向上计数PWM模式下：

当CNT<CCRx时，引脚输出0，当CNT>=CCRx时，引脚输出1。

当CNT的值小于CCRx的时候，IO输出低电平（0），

当CNT值大于或等于CCRx的时候，IO输出高电平（1），

当CNT的值达到ARR的时候，就会重新归零，然后重新向上计数，依次循环。

改变CCRx的值就可以改变PWM的输出的占空比。改变ARR的值，就可以改变PWM的输出的频率，这就是PWM的输出原理。

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3、寄存器工作流程：

PWM 模式

脉冲宽度调制模式可以生成一个信号，该信号频率由 TIMx_ARR 寄存器值决定，其占空比由 TIMx_CCRx 寄存器值决定。

通过向 TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxM 位写入 110（PWM 模式 1）或 111（PWM 模式 2） ，可以独立选择各通道 （每个 OCx 输出对应一个 PWM）的 PWM 模式。必须通过将TIMx_CCMRx 寄存器中的 OCxPE 位置 1 使能相应预装载寄存器，最后通过将 TIMx_CR1寄存器中的 ARPE 位置 1 使能自动重载预装载寄存器（在递增计数或中心对齐模式下）。

由于只有在发生更新事件时预装载寄存器才会传送到影子寄存器，因此启动计数器之前，必须通过将 TIMx_EGR 寄存器中的 UG 位置 1 来初始化所有寄存器。OCx 极性可使用 TIMx_CCER 寄存器的 CCxP 位来编程。既可以设为高电平有效，也可以设为低电平有效。 OCx 输出通过将 TIMx_CCER 寄存器中的 CCxE 位置 1 来使能。有关详细信息，请参见 TIMx_CCERx 寄存器说明在 PWM 模式（1 或 2）下， TIMx_CNT 总是与 TIMx_CCRx 进行比较，以确定是TIMx_CNT =< TIMx_CCRx。

因为计数器采用递增方式计数，所以定时器能够在边沿对齐模式下生成 PWM。

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4、PWM 边沿对齐模式

以下以 PWM 模式 1 为例。只要 TIMx_CNT < TIMx_CCRx， PWM 参考信号 OCxREF 便为高电平，否则为低电平。如果 TIMx_CCRx 中的比较值大于自动重载值（TIMx_ARR 中），则 OCxREF 保持为“1”。如果比较值为 0， 则 OCxRef 保持为“0”。 图 183 举例介绍边沿对齐模式的一些 PWM 波形 (TIMx_ARR=8)。

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5、PWM步骤-灯光亮度控制：

       查看LED的原理图：

        //①根据原理图找到4个引脚：
       PF9可以使用TIM14_CH1，表示可以使用定时器14的通道1产生PWM输出。
        TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; // 定义的TIM属性结构体变量
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 定义GPIO类型变量
       TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct; // 定义复用功能的变量
       ②// 1.初始化时钟：TIM14 和 PF9
       RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
       /* TIM3 clock enable */
     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14, ENABLE);
       // 2.配GPIO引脚为复用功能
       /* GPIOC Configuration: TIM14 CH1 (PF9) */
       GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 选择引脚为PF9
       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // 设置为复用功能
       GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; // 设置输出速度为100MHz
       GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 设置为推挽输出
       GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; // 设置为上拉输出
       GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);  // 安装参数
       // 3.将TIM和引脚的复用功能连接：TIM14和PF9连接起来
       GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_TIM14);
       // 4.配置TIM定时器的参数
       TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1; // 设置重装载值 ARR（控制频率）
       TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 8400-1; // 设置预分频系数：周期（次） 100Hz == 100us
       TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 设置再分频值：TIM_CKD_DIV1就是不分频
       TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 设置计数模式
       TIM_TimeBaseInit(TIM14, &TIM_TimeBaseInitStruct);
       // 5.配置复用功能：PWM
       TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 配置为PWM模式1
       TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 开启输出使能
       //TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = CCR1_Val; // 初始化配置比较值寄存器
       TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 配置为高电平有效
       // 6.TIM14通道1初始化
       TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStruct); // TIM14通道1初始化
       // 7.设置自动重载比较值CCR1初值，不断产生PWM脉冲
       TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);
       // 8.设置自动重装载值（ARR），不断产生PWM脉冲
       TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, ENABLE);
       /* 9.使能定时器14 */
       TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);
       // 10.使能TIM1PWM输出(高级定时器)
       //TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE)

设置比较值函数

void TIM_SetCompareX(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Comparex);