用定时器生成PWM波的原理和方法

GReq_mcu168 2022-06-13 3927

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描述

用定时器生成PWM波

    PWM全称是Pulse Width Modulation，通过控制高频信号的占空比，眼睛当成低通滤波器，可以控制亮暗。再循环更改pwm的阈值，就弄出了呼吸的效果。

    这里采用一个比较简单的方法生成PWM波：设置定时器中断然后根据阈值判断置高和置低。

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void TIM3_IRQHandler(void)  {        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);          if(counter==255)                        counter = 0;        else             counter +=1;        if(mode == 0){            if(counter < pwm)                              GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1);             else                 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1);            }        if(mode == 1)        {            if(counter < pwm)                              GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);             else                 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);             }          if(mode ==2){            if(counter < pwm)                              GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0);             else                 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0);         }}

程序流程

  • 开启外设时钟（GPIO和TIM）

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void RCC_Configuration(void)                {     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);                                                            RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4|RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); }

  • 配置GPIO

  • 配置时钟, 使能中断（计数阈值，预分频，时钟分频，计数模式）

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void tim3()                           //配置TIM3为基本定时器模式 ，约10us触发一次，触发频率约100kHz{TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;   //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure  TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9;         //配置计数阈值为9，超过时，自动清零，并触发中断TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;     //    时钟预分频值，除以多少TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  // 时钟分频倍数TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 计数方式为向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);      //  初始化tim3TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除TIM3溢出中断标志TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //  使能TIM3的溢出更新中断TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);                     //           使能TIM3}

  • 配置中断优先级

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void nvic()                                 //配置中断优先级{     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  //    //   命名一优先级变量 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);    //     将优先级分组方式配置为group1,有2个抢占（打断）优先级，8个响应优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //该中断为TIM4溢出更新中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//打断优先级为1，在该组中为较低的，0优先级最高 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 响应优先级0，打断优先级一样时，0最高 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //  设置使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                        //  初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); //要用同一个Group NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 溢出更新中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//    打断优先级为1，与上一个相同，不希望中断相互打断对方 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;     //  响应优先级1，低于上一个，当两个中断同时来时，上一个先执行 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}

  • 写中断服务函数

代码实现

    为了方便按键检测，除了TIM3配置PWM波之外，TIM4用来检测是否有输入。由于使用开漏输出，这里使用5V电源。

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#include "stm32f10x.h"#include "math.h"#include "stdio.h"
u8  counter=0; int  pwm=100;int flag=0;int mode =0;int velocity =0;int turning=1;
void RCC_Configuration(void);    //时钟初始化，开启外设时钟void GPIO_Configuration(void);   //IO口初始化，配置其功能void tim3(void);                 //定时器tim4初始化配置void tim4(void);                 //定时器tim4初始化配置void nvic(void);                 //中断优先级等配置void exti(void);                 //外部中断配置void delay_nus(u32);           //72M时钟下，约延时usvoid delay_nms(u32);            //72M时钟下，约延时msvoid breathing(int velocity){        switch(velocity){                case 0:                    if(flag)                            pwm +=1;                            if(pwm>240) flag=0;                    if(flag == 0){                            pwm -=1;                            if(pwm<10) flag=1;                    }                    break;                case 1:                    if(flag)                            pwm +=2;                            if(pwm>240) flag=0;                    if(flag == 0){                            pwm -=2;                            if(pwm<10) flag=1;                    }                    break;                case 2:                    if(flag)                            pwm +=3;                            if(pwm>240) flag=0;                    if(flag == 0){                            pwm -=3;                            if(pwm<10) flag=1;                    }                    break;        }}

void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line){    printf("Wrong parameters value: file %s on line %d
", file, line);    while(1);}
void TIM4_IRQHandler(void)   //TIM4的溢出更新中断响应函数 ，读取按键输入值，根据输入控制pwm波占空比{        u8 key_in1=0x01,key_in2=0x01;        TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);//     清空TIM4溢出中断响应函数标志位        key_in1= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_12);  // 读PC12的状态        key_in2= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_13);// 读PC13的状态        if(key_in1 && key_in2) turning =1;        breathing(velocity);        if(key_in1==0 && turning){                turning =0;        velocity = (velocity + 1) % 3;    }//调速度    if(key_in2==0 && turning){                turning =0;        mode = (mode + 1) % 3;    }//调颜色}   

void TIM3_IRQHandler(void)      //    //TIM3的溢出更新中断响应函数，产生pwm波{        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //   //  清空TIM3溢出中断响应函数标志位        if(counter==255)            //counter 从0到255累加循环计数，每进一次中断，counter加一            counter = 0;        else             counter +=1;        if(mode == 0){            if(counter < pwm)              //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低                GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1); //将PC14 PC15置为高电平            else                         GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1);     // 将PC14 PC15置为低电平        }        if(mode == 1)        {            if(counter < pwm)              //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低                GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2); //将PC14 PC15置为高电平            else                         GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);     // 将PC14 PC15置为低电平        }          if(mode ==2){            if(counter < pwm)              //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低                GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0); //将PC14 PC15置为高电平            else                 GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0); // 将PC14 PC15置为低电平        }}   

int main(void){    RCC_Configuration();                                                                      GPIO_Configuration();                             tim4();    tim3();  nvic();     while(1)    {     }   }   
void delay_nus(u32 n)       //72M时钟下，约延时us{  u8 i;  while(n--)  {    i=7;    while(i--);  }}

void delay_nms(u32 n)     //72M时钟下，约延时ms{    while(n--)      delay_nus(1000);}

void RCC_Configuration(void)                 //使用任何一个外设时，务必开启其相应的时钟{    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);    //使能APB2控制外设的时钟，包括GPIOC, 功能复用时钟AFIO等，                                                                                  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4|RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能APB1控制外设的时钟，定时器tim3、4，其他外设详见手册             }

void GPIO_Configuration(void)            //使用某io口输入输出时，请务必对其初始化配置{    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;   //定义格式为GPIO_InitTypeDef的结构体的名字为GPIO_InitStructure                                            //typedef struct { u16 GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; } GPIO_InitTypeDef;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;    //配置IO口的工作模式为上拉输入（该io口内部外接电阻到电源）    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //配置IO口最高的输出速率为50M    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13;  //配置被选中的管脚，|表示同时被选中    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);                  //初始化GPIOC的相应IO口为上述配置，用于按键检测    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;       //配置IO口工作模式为 推挽输出（有较强的输出能力）    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      //配置IO口最高的输出速率为50M    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;  //配置被选的管脚，|表示同时被选中    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        //初始化GPIOA的相应IO口为上述配置    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //失能STM32 JTAG烧写功能，只能用SWD模式烧写，解放出PA15和PB中部分IO口}

void tim4()                           //配置TIM4为基本定时器模式,约10ms触发一次，触发频率约100Hz{    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;   //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure      TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9999;          // 配置计数阈值为9999，超过时，自动清零，并触发中断    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;         //  时钟预分频值，除以多少    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频倍数    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数方式为向上计数    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);      //  初始化tim4    TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update); //清除TIM4溢出中断标志    TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE);   //  使能TIM4的溢出更新中断    TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);                //        使能TIM4}

void tim3()                           //配置TIM3为基本定时器模式 ，约10us触发一次，触发频率约100kHz{    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;   //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure      TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9;         //配置计数阈值为9，超过时，自动清零，并触发中断    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;     //    时钟预分频值，除以多少    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  // 时钟分频倍数    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 计数方式为向上计数    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);      //  初始化tim3    TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除TIM3溢出中断标志    TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //  使能TIM3的溢出更新中断    TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);                     //           使能TIM3}

void nvic()                                 //配置中断优先级{         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  //    //   命名一优先级变量     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);    //     将优先级分组方式配置为group1,有2个抢占（打断）优先级，8个响应优先级     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //该中断为TIM4溢出更新中断     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//打断优先级为1，在该组中为较低的，0优先级最高     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 响应优先级0，打断优先级一样时，0最高     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //  设置使能     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                        //  初始化     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); //要用同一个Group     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 溢出更新中断     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//    打断优先级为1，与上一个相同，不希望中断相互打断对方     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;     //  响应优先级1，低于上一个，当两个中断同时来时，上一个先执行     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}

 

 

 

原文标题：STM32呼吸灯的PWM原理与代码实现

文章出处：【微信公众号：硬件攻城狮】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

　审核编辑：汤梓红
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