【STM32】详解PWM的概念和原理

简介: 【STM32】详解PWM的概念和原理

一、PWM是什么?

PWM(Pulse width modulation)脉冲宽度调制。PWM是通过编程控制输出方波的频率和占空比(高低电平的比例)。应用:测量,通信,功率控制与变换等各种领域(呼吸灯、电机)。


二、如何实现?

PWM是由定时器驱动,定时器的周期就是PWM的周期,为了控制高低电平的比例,会在定时器的基础上加上一个比较寄存器,同时需要和IO口结合输出PWM波。


三、STM32中的PWM

STM32中PWM属于定时器的功能,通过直接配置定时器就可以使用PWM,除了定时器的基本配置以外,还要加入一个比较计数值确定一个周期内翻转电平的时机,还需要GPIO输出方波,需要用到GPIO的复用功能。

PWM波的高低带你平的顺序是由极性PWM模式计数模式共同决定。极性决定有效电平(默认电平),PWM模式指的是一个周期内有效电平和无效电平的顺序。

注意:只有有定时器服用功能的GPIO才可以输出PWM。


四、使用库函数配置PWM将LED0设置为呼吸灯

1、原理

如下图低电平0灯亮,高电平1灯灭。如果快速翻转电平,我们肉眼看到灯的亮度为原来的一半

通过再极短时间内控制LED亮灭时间的比例,可以达到控制灯的亮度,用数字信号的方法,达到模拟的控制效果——PWM调控方法

宏观和微观的区别:

微观上:数字信号控制灯的亮和灭,不断切换并保证切换的速度足够快,快到人的肉眼识别不了。

宏观上:灯的亮度效果变化了。

2、代码思路

(1)使能时钟

GPIOF时钟

TIM14时钟

(2)初始化GPIO为复用功能

GPIOInitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF
GPIO_Init(...);

(3)将定时器14通道1的复用功能映射到GPIOF9

void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)
参数:
GPIOx:哪一组GPIO
GPIO_PinSource:哪个引脚
GPIO_AF:哪个复用功能

(4)初始化定时器

TIM_TimeBaseInit(...);

(5)初始化PWM的参数(比较值、极性、PWM模式)

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
参数:
TIMx:哪个定时器
TIM_OCInitStruct:定时器PWM的初始化结构

(6)使能PWM的预装载和重装载功能

  TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);
  TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);

(7)启动定时器

TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);

(8)根据需要调节PWM的占空比(修改比较计数值)

3、示例代码

void TIM14CH1_PF9Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIMInitStruct;
  TIM_OCInitTypeDef TIMOCInitStruct;
  //1-使能时钟
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);
  
  
  //2-初始化引脚PF9 为复用AF功能
  GPIOInitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9;//确定要初始化的引脚号
  GPIOInitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;//复用功能
  GPIOInitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//复用推挽
  GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIOInitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;//浮空输入模式
  GPIO_Init(GPIOF,&GPIOInitStruct);
  
  //3-指定连接PF9引脚复用到 TIM14功能  GPIO的复用功能配置寄存器 GPIO_AFRL  GPIO_AFRH
  GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_TIM14);


  //4-初始化TIM14时基单元  ARR  PSC  CNT计数模式
  TIMInitStruct.TIM_Prescaler = 84-1;// 84Mhz/84 = 1Mhz   1us/脉冲
  TIMInitStruct.TIM_Period    = 1000-1;//计1000个脉冲  对应1ms 
  TIMInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频
  //TIMInitStruct.TIM_CounterMode  = TIM_CounterMode_Up;//递增  TIM14只能递增不用设置
  TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIMInitStruct);
  
  
  //5-定时器的输出功能配置--配置PWM输出模式  PWM输出极性  配置CCRx初值.... 
  TIMOCInitStruct.TIM_OCMode      = TIM_OCMode_PWM1;//CNT < CCR 输出有效电平  CNT>=CCR输出无效电平
  TIMOCInitStruct.TIM_OCPolarity  = TIM_OCPolarity_Low;//低电平有效
  TIMOCInitStruct.TIM_Pulse       = 0;//默认CCR1 = 0 灯灭 100%
  TIMOCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//开启
  TIM_OC1Init(TIM14,&TIMOCInitStruct);
  
  //6.使能预装载和重装载
  TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);
  TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);
  
  //6-开启TIM14
  TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);
}
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