STM32笔记之PWM输出，调节频率及占空比

STM32笔记之PWM输出，调节频率及占空比

本文将详细介绍如何使用STM32F103C8T6微控制器的TIM1定时器输出两路PWM信号。通过配置定时器和GPIO，可以实现频率和占空比的调节，适用于各种需要PWM输出的场景。

以STM32F103C8T6使用TIM1的CH1,CH4同时输出两路PWM为例:

步骤：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                 //GPIO初始化结构体
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;   //定时器初始化结构体
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;               //定时器通道初始化结构体  

1. 开启时钟：同时打开GPIOA，TIM1，复用时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//开启时钟  

2. 初始化GPIOA:

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;        // 初始化GPIO--PA8、PA11为复用推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);                //GPIO初始化  

3. 初始化定时器：

TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseInitStruct);  //用其默认值填充每个TIM_TimeBaseInitStruct成员
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;      //分频因子
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  //向上计数模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=Per;                      //自动重装载值
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=Psc;                   //预分频值
TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseInitStruct);             //完成定时器初始化  

4. 初始化定时器通道：

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;      //初始化输出比较
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=0;
TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);             //定时器通道1初始化
TIM_OC4Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);             //定时器通道4初始化

TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);// OC1预装载寄存器使能//CH1 TIM1
TIM_OC4PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);// OC4预装载寄存器使能//CH4 TIM1  

5. 完成初始化：

TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE); //允许或禁止在定时器工作时向ARR（自动重装载值）的缓冲器中写入新值，以便在更新事件发生时载入覆盖以前的值,此处为允许
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);  // 高级定时器专属!!!（通用定时器不用此函数）--MOE主输出使能 //高级定时器TIM1：必须有这个函数才能输出PWM: TIM_CtrlPWMOutputs（TIM1，ENABLE）;
TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);           //定时器使能  

完整的PWM初始化函数：

/**********************************************************
** 函数名:PWM_Init_TIM1
** 功能描述: 定时器初始化函数
** 入口参数：预分频值，自动重装载值
** 输入参数: Psc(预分频值)，Arr（自动重装载值）
** 输出参数: 无
***********************************************************/
void PWM_Init_TIM1(u16 Psc,u16 Arr) 
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                    //GPIO初始化
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;      //定时器初始化
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;                  //定时器通道初始化
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//开启时钟
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;          // 初始化GPIO--PA8、PA11为复用推挽输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);                  //GPIO初始化
    
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseInitStruct);    //用其默认值填充每个TIM_TimeBaseInitStruct成员
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;      //分频因子
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  //向上计数模式
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=Arr;                      //自动重装载值
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=Psc;                   //预分频值
    TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseInitStruct);             //完成定时器初始化
    
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;      // 初始化输出比较
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=0;
    TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);             //定时器通道1初始化
    TIM_OC4Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);             //定时器通道4初始化
    
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);// OC1预装载寄存器使能//CH1 TIM1
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);// OC4预装载寄存器使能//CH4 TIM1
    
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE); //允许或禁止在定时器工作时向ARR（自动重装载值）的缓冲器中写入新值，以便在更新事件发生时载入覆盖以前的值,此处为允许
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);   //高级定时器专属!!!--MOE主输出使能 //高级定时器TIM1：必须有这个函数才能输出PWM: TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1，ENABL);
    TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);              //定时器使能
    
    //TIM_SetCompare1(TIM1,500);//设置TIMx捕获比较1寄存器值  此处为TIM1通道1
    //TIM_SetCompare4(TIM1,500);//设置TIMx捕获比较4寄存器值  此处为TIM1通道4
}  

修改输出PWM的频率和占空比

1. 频率：

PWM的频率 = 时钟频率 / (自动重装载值 + 1) * (预分频值 + 1)
STM32F103C8T6最大时钟频率为72MHZ = 72 000 000 HZ
通过修改Psc和Arr可以输出不同频率的PWM输出

PWM_Init_TIM1(0,7199); // PWM频率 f = 72000000/(7199+1)*(0+1) = 10KHZ
                      // PWM周期 T = 1/f = 1/10000 = 0.0001S = 0.1ms  

2. 占空比：

使用函数
TIM_SetComparex(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Comparex)

/**
  * @brief  Sets the TIMx Capture Compare1 Register value
  * @param  TIMx: where x can be 1 to 17 except 6 and 7 to select the TIM peripheral.
  * @param  Compare1: specifies the Capture Compare1 register new value.
  * @retval None
  */
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_LIST8_PERIPH(TIMx));
  /* Set the Capture Compare1 Register value */
  TIMx->CCR1 = Compare1;
}  

Compare1(CH1)是用于与TIMx比较的数，相当于用TIMx的一个周期的时间减去这个Compare1，使得TIMx的周期从后面开始的Compare1的时间为TIMx的前部分时间的反向。即若前部分时间为高电平，则Compare1段所在时间为低电平。若前部分时间为低电平，则Compare1段所在时间为高电平。（可通过配置PWM模式及CCER修改，参考正点原子PWM输出实验）

图片源自正点原子

PWM占空比 = CCRx/ARR 或 PWM占空比 =（ ARR-CCRx）/ARR

PWM_Init_TIM1(0,7199); // PWM频率 f = 72000000/(7199+1)*(0+1) = 10KHZ
                      // PWM周期 T = 1/f = 1/10000 = 0.0001S = 0.1ms
TIM_SetCompare1(TIM1,3599);//设置TIMx捕获比较1寄存器值  此处为TIM1通道1 占空比为50%
TIM_SetCompare4(TIM1,3599);//设置TIMx捕获比较4寄存器值  此处为TIM1通道4 占空比为50%