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STM32F103C8T6的学习（5-1）——PWM驱动呼吸灯_stm32f103c8t6 pwm

作者：程序诗人 | 2024-02-03 14:59:56

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stm32f103c8t6 pwm

 ：  本教程基于up主江科大自化协——“STM32入门教程”记录的个人学习笔记​​​​​​​

跳转链接：STM32入门教程-2022持续更新中_哔哩哔哩_bilibili

输出比较介绍

OC（Output Compare）输出比较

输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道

高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

PWM简介

PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制

在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域

PWM参数：

     频率 = 1 / TS            占空比 = TON / TS           分辨率 = 占空比变化步距

 Ton表示高电平

Ts表示整个周期

输出比较模式

TIM_OCMode_Timing                 
TIM_OCMode_Active               
TIM_OCMode_Inactive      
TIM_OCMode_Toggle     
TIM_OCMode_PWM1       
TIM_OCMode_PWM2 

有效电平：高电平

无效电平：低电平

PWM基本结构

 参数计算

其中蓝色线是CNT的值，黄色线是ARR的值，红色线是CCR的值

PWM频率：  Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

PWM占空比：  Duty = CCR / (ARR + 1)

PWM分辨率：  Reso = 1 / (ARR + 1)                          Reso越小越好，越小越细腻

 硬件电路

舵机

直流电机及驱动简介

直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转

直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作

TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向

 

 VM：与电机的额定电压保持一致

VCC：与控制电路的电压保持一致（一般与控制电路共用）

TIM库函数

用结构体初始化输出比较单元

TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

//不同的GPIO口对应不同的比较单元（引脚定义表）

TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);//给输出比较结构体赋一个默认值（防止有些参数没有配置，出现报错）

用来配置强制输出模式（暂停波形并强制高低电平）

TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);

用来配置CCR寄存器的预装功能

TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

用来配置快速使能的

TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);

外部事件清除REP信号

TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);

//注：TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);仅高级定时器使用，在使用高级定时器输出PWM时，需要调用这个函数，使能主输出，否则PWM将不能正常输出

单独更改CCR寄存器值的函数

TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

TIM1_SetCompare1设置 TIM1 捕获比较 1 寄存器值
TIM1_SetCompare2设置 TIM1 捕获比较 2 寄存器值
TIM1_SetCompare3设置 TIM1 捕获比较 3 寄存器值
TIM1_SetCompare4设置 TIM1 捕获比较 4 寄存器值

//TIM1_SetCompare1是用来控制CCR寄存器的值，但是占空比跟CCR与ARR都有关

配置流程

1，配置时钟，把TIM外设与GPIO外设时钟打开

2，配置时基单元

3，配置输出比较单元

4，配置GPIO PWM对应的GPIO配置为复用推挽输出

5，控制运行

配置时钟 

配置GPIO为复用推挽输出

//因为GPIO的推挽、开漏输出的引脚控制权是来自于输出数据寄存器，如果要用定时器控制引脚，就需要使用复用推挽或者复用开漏

  1.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);   //TIM外设
  2. 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //GPIO外设
  3. 	
  4. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  5. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  6. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  7. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  8. 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  9.  
  10. 	TIM_InternalClockConfig(TIM2);

配置时基单元

  1.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
  2. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;
  3. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
  4. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period =100-1;     //ARR
  5. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =720-1;   //PSC
  6. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter =0;
  7. 	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);

配置输出比较单元

  1.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;    
  2. 	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);  //给结构体赋予一个默认值
  3. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
  4. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
  5. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Enable;
  6. 	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=50;     //Pulse是CCR的值
  7.  
  8.     TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
  9. 	
  10. 	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);   //TIM2-CH1-ETR服用了PA0引脚
TIM1_OCMode描述
TIM1_OCMode_TIM1ingTIM1 输出比较时间模式
TIM1_OCMode_ActiveTIM1 输出比较主动模式
TIM1_OCMode_InactiveTIM1 输出比较非主动模式
TIM1_OCMode_ToggleTIM1 输出比较触发模式
TIM1_OCMode_PWM1TIM1 脉冲宽度调制模式 1
TIM1_OCMode_PWM2TIM1 脉冲宽度调制模式 2
TIM1_OCPolarity描述
TIM1_OCPolarity_HighTIM1 输出比较极性高
TIM1_OCPolarity_LowTIM1 输出比较极性低
TIM1_OutputState描述
TIM1_OutputState_Disable失能输出比较状态
TIM1_OutputState_Enable使能输出比较状态

TIM1_Pulse
TIM1_Pulse 设置了待装入捕获比较寄存器CCR的脉冲值。它的取值必须在 0x0000 和 0xFFFF 之间。                                                          Pulse表示CCR的值
//由于TIM_OCStructureInit已经给赋予一个默认值了

AAR=100-1；PSC=720-1；CCR=50;

对应的：

分辨率为1%；占空比为50%；频率为100Hz

pwm.c代码

  1. #include "stm32f10x.h"                  // Device header
  2.  
  3. void PWM_Init(void)
  4. {
  5. 	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
  6. 	
  7. 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  8. 	
  9. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  10. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  11. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  12. 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  13. 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  14. 	
  15. 	
  16. 	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
  17. 	
  18. 	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
  19. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;
  20. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
  21. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period =100-1;     //ARR
  22. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =720-1;   //PSC
  23. 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter =0;
  24. 	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
  25. 	
  26. 	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;    
  27. 	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
  28. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
  29. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
  30. 	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Enable;
  31. 	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=50;     //Pulse是CCR的值
  32. 	
  33. 	
  34. }
  35.  
  36. void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
  37. {
  38. 	TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);
  39. }
  40.

pwm.h

  1. #ifndef __PWM_H
  2. #define __PWM_H
  3.  
  4. void PWM_Init(void);
  5. void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);
  6.  
  7. #endif

main.c

  1. #include "stm32f10x.h"                  // Device header
  2. #include "Delay.h"
  3. #include "OLED.h"
  4. #include "PWM.h"
  5.  
  6. uint8_t i;  //定义变量
  7.  
  8. int main (void)
  9. {
  10. 	
  11. 	
  12. 	OLED_Init();
  13. 	PWM_Init();
  14.  
  15. 	
  16. 	
  17. 	while(1)
  18. 	{
  19. 		for (i=0;i <= 100; i++)
  20. 		{
  21. 			PWM_SetCompare1(i);
  22. 			Delay_ms(10);
  23. 		}
  24. 		for (i=0 ;i<= 100; i++)
  25. 		{
  26. 			PWM_SetCompare1(100-i);
  27. 			Delay_ms(10);
  28. 		}
  29. 	}
  30. }

后面使用PWM驱动舵机，直流电机都是基于上述函数进行二次开发，稍微观看视频即可理解

一个定时器有多个输出比较通道（一般是4个），可以对不同的通道调节不同的占空比，但是他们的频率和周期是保持一致的，周期一致指的是起始和结束是一致的

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