STM32定时器产生PWM彻底应用

zjharry0311 2018-02-11 6922

嵌入式技术

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描述

这次学习STM32花了很长时间，一个礼拜多，也有颇多收获，学习过程也有颇多曲折。这次的任务是：用STM32的一个定时器在四个通道上产生四路频率可调占空比可调的PWM波。

看到这个题，我先看STM32的数据手册，把STM32的定时器手册看完就花了一天，但是看了一遍任然不知道所云，就看库函数，略有点理解，就想一哈把这个程序调出来，于是就花了一天多时间仿照网上别人的程序来写，花了一天多写出来调试，结果行不通，做了无用功，于是静下心来想想，还是一步一步的来。

我先用STM32的通用定时器用PWM模式产生四路相同占空比，不同频率的PWM波，配置如下：

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM2，ENABLE）;//使能TIM2时钟

TIM_InternalClockConfig（TIM2）;//使用内部时钟

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1799;//设置下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值

TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割

TIM_TimeBaseInit（TIM2，&TIM_BaseInitStructure）;

//通道1

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//选择定时器模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态

TIM_OC1Init（TIM2，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC1PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Enable）;

//通道2

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR2_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC2Init（TIM2，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC2PreloadConfig（TIM2，TIM_OCPreload_Enable）;

//通道3

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR3_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC3Init（TIM2，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC3PreloadConfig（TIM2，TIM_OCPreload_Enable）;

//通道4

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR4_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OC4Init（TIM2，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC4PreloadConfig（TIM2，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_Cmd（TIM2， ENABLE）;

TIM_CtrlPWMOutputs（TIM2，ENABLE）;

用pwm模式输出的频率和占空比是固定的，不可调，要想输出频率可调，占空比可调，必须得使用比较输出模式。这点资料是在STM32全国巡回研讨会上看到的，如图：

所以，接下来我就写了一个程序通过输出比较模式产生一路PWM波，这个波的频率和占空比都由自己确定，函数配置如下：

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值（18M）

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1800;//设置下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值

TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割

TIM_TimeBaseInit（TIM2，&TIM_BaseInitStructure）;

//通道1

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;//选择定时器模式

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val1;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性

TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态

TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态

TIM_OC1Init（TIM2，&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC1PreloadConfig（TIM2， TIM_OCPreload_Disable）;

TIM_ARRPreloadConfig（TIM2，ENABLE）;

TIM_ITConfig（TIM2，TIM_IT_CC1，ENABLE）;

TIM_Cmd（TIM2，ENABLE）;

}

void TIM2_IRQHandler（void）

{

TIM_ClearITPendingBit（TIM2，TIM_IT_CC1）;

if（n==1）

{

n=0;

TIM_SetCompare1（TIM2，CCR1_Val2）;

}

else

{

n=1;

TIM_SetCompare1（TIM2，CCR1_Val1）;

}

通过改变比较寄存器（CCR1）中的值，改变PWM的占空比，在每次匹配中断中改变CCR1的值。上面程序实现的是产生一路频率为10K占空比为40%的PWM波。

有了上面的思想我就想产生四路不同频率不同占空比的PWM波，经过反复思考光配函数似乎不能实现，在网上去查了的，很多网友也说不能实现，有一个网友给了一个提示：软件模拟。刚开始没明白什么意思，于是还是自己继续配置库函数，在这个过程中一直有两个疑问：

每次中断中，CCR寄存器的值都在循环的增加，CCR的寄存器不可能是无限大吧？就算是无限大，计数器也不是无限大呀，他只能记到65535。初步确定使用匹配中断不行，我有想过同时使用溢出中断和匹配中断，但这样四路PWM波只能是固定的，频率和占空比不能调。大概说一下怎样用溢出中断和匹配中断实现四路固定的PWM波，把计数器寄存器（CNT）的值装最大周期的那个PWM波，当一次计数完成算一下三路小点周期数，在匹配中断中对应的设个变量，CCR就改变几次，溢出中断来了就再次给计数器装初值，同时四个比较寄存器从装初值，这样很麻烦，理论上可以实现，但我考虑到最终不能实现我的要求，就没有去验证。所以产生四路频率可调占空比可调，用一个定时器似乎不能实现，就一直卡到这里，我又在想飞哥说能实现，就肯定能实现，我又在网上找资料，还是没找到，只是有人题四路，软模拟，于是我就思考用软模拟实现，最后在一个师兄的指点下，确实用软件模拟一个中间比较寄存器能实现，思路大概是这样子的，首先让比较寄存器装满，也就是最大值（65535），然后通过改变模拟比较寄存器的值，每次匹配中断只需把模拟比较寄存器的值去比较就行，具体方案看程序。

unsigned charCnt［4］; //一个数组，这个数组的每个元素对应一个通道，用来判断装PWM得高电平还是低电平数

unsigned intT［4］;//周期数组

unsigned intR［4］;//模拟的比较寄存器数组，一样的每个通道对应一个数组元素

unsigned intRh［4］;//模拟的PWM高电平比较寄存器

unsigned intRl［4］; //模拟的PWM低电平比较寄存器

unsigned char F［4］;//占空比数组

unsigned int CCR1，CCR2，CCR3，CCR4;

void Init（void）

{

unsigned char i = 0;

for（i = 0; i 《 4; i++）

{

Cnt［i］= 0;

T［i］= 0;

R［i］= 0;

Rh［i］ = 0;

Rl［i］ = 0;

F［i］= 0;

}

//t的范围为（0~65536）

T［0］ = 450;//F=40K

T［1］ = 600;//F=30K

T［2］ = 900;//F=20K

T［3］ = 1800;//F=10K

//F（占空比）的范围为（0~100）

F［0］ = 40;

F［1］ = 30;

F［2］ = 20;

F［3］ = 10;

for（i = 0; i 《 4; i++）

{

Rh［i］ = （T［i］ * F［i］） / 100;

Rl［i］ = T［i］ - Rh［i］;

}

R［0］ = Rl［0］;

R［1］ = Rl［1］;

R［2］ = Rl［2］;

R［3］ = Rl［3］;

CCR1 = R［0］;

CCR2 = R［1］;

CCR3 = R［2］;

CCR4 = R［3］;

}

对应的数组初始化

void RCC_Configuration（void）

{

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3，ENABLE）;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO，ENABLE）;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD，ENABLE）;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO，ENABLE）;

}

时钟配置

void GPIO_Configuration（void）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//Key1 PA0 Key3 PA8

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_8;