STM32单脉冲通道PWM

STM32 中的 单脉冲模式 (One-Pulse Mode - OPM) 是一种特殊的 PWM 工作模式，它允许定时器在接收到一个有效的 触发信号 (Trigger) 后，只输出一个预设宽度（占空比）的脉冲，然后自动停止输出（输出引脚回到空闲电平）。该脉冲的宽度是通过比较寄存器 (CCRx) 和自动重载寄存器 (ARR) 共同决定的。

核心特点与工作原理：

单次性： 这是该模式最核心的特点。定时器在触发后只产生一个完整的 PWM 脉冲周期。
触发启动： 定时器不会像连续 PWM 模式那样自动开始计数输出。它需要等待一个特定的触发事件来启动计数。触发源可以是：
- TI1F_ED： TIMx_CH1 输入引脚上的边沿（上升沿、下降沿或双边沿）。
- TI2FP2： TIMx_CH2 输入引脚上的滤波后边沿。
- TI1FP1： TIMx_CH1 输入引脚上的滤波后边沿。
- ETRF：外部触发输入 (ETR) 引脚上的滤波后边沿。
- 软件触发 (UG bit)。
- 其他定时器的输出触发信号 (ITRx)。
脉冲宽度定义： 输出的单脉冲宽度（高电平时间或低电平时间）由 CCRx 寄存器和 ARR 寄存器共同设定，配置方式与连续 PWM 模式相同：
- 脉冲宽度 (高电平时间)： CCRx 寄存器的值决定了输出翻转的时刻（通常从 CNT = 0 开始计数，当 CNT < CCRx 时为有效电平，之后变为无效电平）。
- 周期 (决定何时停止)： ARR 寄存器的值决定了脉冲周期的结束时刻（也是计数器停止的时刻）。当计数器 CNT 达到 ARR 时，定时器认为一个周期完成。
自动停止： 关键点！当计数器 CNT 达到 ARR 值后：
- 计数器立即停止计数 (CEN bit 被硬件清零)。
- 相应的 PWM 输出通道根据配置回到无效电平/空闲电平。
- 更新事件标志 (UIF) 置位（如果更新中断使能，则会触发中断）。
通道配置：
- 需要选择一个或多个 输出比较 (OC) 通道（如 TIMx_CH1, CH2, CH3, CH4）配置为 PWM 模式（模式 PWM1 或 PWM2）。
- 如果使用互补输出（如高级定时器 TIM1/TIM8 驱动电机），主通道和互补通道都可以配置为 OPM。
- 输入通道（如 CH1, CH2 配置为输入捕获模式）通常用于检测触发信号源（边沿）。
空闲状态 (IDLE): 在未触发（等待状态）和单脉冲输出结束后，定时器输出引脚的电平由 GPIO 的配置决定（通常是复位后的默认状态，或配置为 AF_PP）。但在 OPM 期间，输出电平由定时器的 CCxP、CCxNP、MOE、OSSI 等位控制，通常在脉冲结束后会回到“无效电平”（由 OCxM 模式和 CCxP 极性设置定义）。

典型配置步骤 (以高级定时器 TIM1 为例)：

使能时钟： 使能 TIM1 和相关 GPIO 的时钟。
GPIO 配置：
- 配置 PWM 输出通道（如 PA8, PA9）为复用推挽输出 (AF_PP)。
- （如果使用外部触发）配置触发源输入通道（如 PA0）为输入模式（浮空输入、上拉/下拉输入或复用功能）。
定时器基本配置：
- 设置预分频器 (PSC)，确定计数频率。
- 设置自动重装载值 (ARR)，定义脉冲周期（也决定了何时停止）。
- 设置时钟分频 (CKD)。
- 设置计数器模式（通常为向上计数 Up）。
- 禁止自动重装载预装载 (ARPE = 0) 或根据需要开启。
输出比较通道配置：
- 选择通道（如 TIM_CHANNEL_1）。
- 设置模式 (OCMode) 为 TIM_OCMODE_PWM1 或 TIM_OCMODE_PWM2。
- 设置脉冲宽度（捕获比较值 CCR1）。
- 设置输出极性 (OCPolarity) 和互补输出极性 (OCNPolarity)，决定有效电平是高电平还是低电平。
- 设置空闲状态极性 (OCIdleState, OCNIdleState)。
- TIM_CCxChannelCmd 使能该通道。
单脉冲模式配置：
- 设置控制寄存器 1 (CR1) 的 OPM 位为 1（使能单脉冲模式）。
触发源配置：
- 设置从模式控制寄存器 (SMCR)：
  - 选择触发源 (TS bits)，例如 TIM_TS_TI1F_ED（TI1 边沿）。
  - 选择触发模式 (SMS bits) 为 TIM_SLAVEMODE_TRIGGER（触发模式）。
（高级定时器）主输出使能： 设置刹车和死区寄存器 (BDTR) 的 MOE 位为 1（使能主输出）。
（可选）中断/事件配置： 如果需要知道脉冲何时结束，使能更新中断 (UIE)。
启动定时器计数（准备就绪）： 调用 HAL_TIM_Base_Start() / TIM_Cmd(ENABLE) 或 HAL_TIM_PWM_Start()。注意： 此时计数器 CNT 开始运行（通常从 0 开始），但因为 OPM 模式且没有触发，它不会产生输出，会一直计数等待触发信号到达。
发出触发信号：
- 如果使用外部硬件触发（如边沿），当该信号到达配置的输入引脚时，定时器触发。
- 如果使用软件触发，调用 TIM_GenerateEvent(TIMx, TIM_EventSource_Update) 或 HAL_TIM_GenerateEvent(&htimx, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE)。

触发后发生了什么？

触发信号到达。
定时器硬件立即执行以下动作（几乎同时）：
- 将计数器 CNT 复位为 0（如果 URS=0，同时置位 UIF）。
- 将输出置为有效电平（基于 OCxM, CCxP, CCxNP）。
计数器从 0 开始向上计数。
当 CNT == CCR1 时，输出引脚根据 PWM 模式翻转（通常变为无效电平）。
当 CNT == ARR 时：
- 计数器立即停止（CEN bit 被清除）。
- 输出引脚回到无效电平/空闲电平。
- UIF 标志置位（如果使能，产生中断）。
定时器停止，等待下一次触发。

应用场景：

需要精确控制单个脉冲宽度（高精度定时）。
需要由外部事件触发才能产生脉冲（如按键触发、传感器信号触发）。
需要限制输出的脉冲数量（如驱动步进电机一次、控制继电器吸合一次）。
需要减少软件干预，由硬件自动完成单次脉冲输出。
产生精确的延时脉冲。
脉冲宽度测量（作为已知宽度脉冲源）。

总结：

STM32 定时器的单脉冲模式 (OPM) 是一种强大的功能，它结合了 PWM 的精确脉宽控制和触发启动、自动停止机制，使其非常适合需要外部事件触发、且只需输出单次脉冲的应用。其核心在于 一次触发 -> 一个完整脉冲 -> 自动停止。配置的关键点在于选择正确的触发源、设置好 CCRx（脉宽）和 ARR（周期/停止点）、并确保 CR1.OPM=1。