STM32 PWM输出

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本文将介绍通过STM32的定时器输出PWM，关于定时器的基础功能不再详解。

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01、PWM介绍
: \9 b' {; R5 L$ b) K! q8 lPWM定义：脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）简称脉宽调制。通俗讲，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
  H  }( z# l1 A2 Z占空比定义：占空比就是高电平所占整个周期的时间
7 [) Y, G: ^2 z) t第一个PWM波，周期为10ms，高电平的时间为4ms，所以占空比为40%，同理第二个PWM波为60%，第三个为80%。
( j/ e! X& m- i6 M: J& \5 H4 LPWM的频率： PWM的频率的整个周期的倒数，所以说上图PWM的周期为1/0.01，也就是100HZ。改变PWM的频率是通过改变整个的周期实现的。所以通过改变高低电平总共的时间、改变高电平占总周期的比例就可以实现任意频率、任意占空比的PWM波。
8 }$ ]/ }- {  a, J9 R) B. g# H2 TPWM的用途和优点：电机调速、功率调制、PID调节、通信等等，配置简单、抗干扰能力强，从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。并且让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响，这是PWM用于通信的主要原因

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02、STM32的管脚复用
0 i2 Q' ^' l- {& A# bSTM32没有专门的PWM引脚，所以使用IO口的复用模式。首先确认PWM功能的输出管脚，使用定时器9。从下面的框图中得知，timer9只有两个输出通道，所以timer9只能输出两路PWM。在STM32F207数据手册中的Alternatefunction mapping图片中，timer9的两个通道分别可以复用为PA2，PA3，PE5和PE6。

- u' H# S& d. z" @4 v

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03、STM32输出PWM原理本文将重点在②部分，捕获/对比通道讲解，其中STM32的PWM就是利用对比通道实现的。脉冲宽度调制模式可以生成一个信号，该信号频率由TIMx_ARR 寄存器值决定，其占空比则由TIMx_CCRx 寄存器值决定。
8 s0 {: n- _- _4 Y; U: Z* f
从下图可以看出，当CCR寄存器和CNT计数器数值一样时，会产生动作（改变通道对应的GPIO电平）。由于CNT溢出时，重载值由TIMx_ARR寄存器值决定的。所以说TIMx_ARR寄存器值决定周期，而TIMx_CCRx寄存器值决定CNT溢出时，经过多久会产生动作（改变通道对应的GPIO电平），也就是决定了占空比。以向上计数为例，重载值为ARR，比较值为CRRx
7 x" ^3 l; U5 H5 T; pSTM32输出PWM的过程：
' k3 w+ b3 {6 K2 t% d. o+ v) |
# m$ v: k5 |5 Z9 a7 A0 d* {1、首先配置GPIO，配置定时器，具体参考一下代码。定时器配置参考《STM32基础定时器详解》。

- B9 l6 O6 r" [1 ]* |4 J' D' a% ]2、捕获/比较通道使能比较通道
8 a. d3 |! c# V" }+ x+ @+ ~3、使能完输出，就要配置PWM输出了
, d7 I( }' _/ ?: n: s" y①TIMx_CCMR1寄存器的OC1M[2:0]位,设置输出模式控制器

110：PWM模式1，111：PWM模式2。

+ i  M6 R1 R7 a% S0 u: J②计数器值TIMx_CNT与通道1捕获比较寄存器CCR1进行比较,通过比较结果输出有效电平和无效电平。
: i7 C+ S, T+ X# u7 L0 f7 i; H3 B
1 N6 o3 ]3 U' ZOC1REF=0 无效电平，OC1REF=1无效电平。

③通过输出模式控制器产生的信号。TIMx_CCER寄存器的CC1P位,设置输入/捕获通道1输出极性。

4 ^  g( i- r6 F- u& v# O' d8 {8 A0:高电平有效，1:低电平有效。

! F% G1 _6 Y$ x8 X0 S, M; ?( }, E④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。

0:关闭，1：打开。
' R# i2 t" I* v! z! m7 T- O
$ L9 l# ]" Z1 `/ }; @0 _首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：
9 m5 u0 i- I/ f5 d9 b
. x' ~% h6 p8 e9 n1 ~$ B# t2 C模式1

在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向上计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0）,否则为有效电平（OC1REF=1）。

模式2

在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

/ [4 V0 {3 }8 ]TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。
# y) u( ~8 I  _, {( G
PWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。
, Z* R2 E2 g8 Q/ a0 Y
总结下来：

8 t4 Q7 |5 T% t, f" D模式1:
4 }' ~7 \9 x9 Q7 Z: |
CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)

3 V. f' J& H9 B  ?4 M* T2 PCNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)

模式2:

" K" @- h8 ^' I; JCNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)

CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)

2 L  \3 x1 o% b3 rCC1P:

0:高电平有效
1 Y& D# u, l. ?$ W7 X" l4 N
1:低电平有效