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
. y$ i. c& S+ V3 K. O( E" z" }3 aPWM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。
0 ?7 H/ A1 G! N2 {: Q% H& {4 K占空比定义：占空比就是高电平所占整个周期的时间
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%。
PWM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。
PWM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
* y3 `' p4 p( ]; @' z8 t$ m" 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。
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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。

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
3 J( P' \( w9 }STM32输出PWM的过程：
8 s, [8 O& B6 |, w6 |
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》。
( @& @' c0 m; d& ]8 k5 z! O: P  H
" |; s0 s7 Q8 V# q& h0 P2、捕获/比较通道使能比较通道
3、使能完输出，就要配置PWM输出了
" ]5 V4 o2 H9 G: \  z4 S. [①TIMx_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。
; d4 S- p) K4 Y  j* d8 u; D, W# V
②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。

: ~) B8 A+ n* w4 f. ~, _' 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。

0:高电平有效，1:低电平有效。
' |  d8 u7 k( x: b6 K& J
  }* _8 f6 @, O3 `& n; |# ^. A④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。
) Q: `' `' A* d
. L* Q  o6 c5 b" N9 k6 d! }, L0:关闭，1：打开。
+ E% w! v7 `$ e1 v
9 s) [8 \. O% W+ {" X- v+ B首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：

7 D, G2 r0 X) g9 ?* z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）。
! g+ B. {* }- }* c, P
$ {' Y( o! \( H+ Z% c* a2 o/ v) j模式2
2 q% [" m. d9 B: r1 ^, w
9 {  c5 L# Z" ~1 z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。
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TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。
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7 q4 q+ W9 W9 N. X1 S0 V! PPWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。

3 w( q& G( \# \9 d总结下来：
1 I) [3 `, I* P# W
" r' a  a+ A* I  T# B# k! M模式1:
2 f. n- {5 H2 k" t2 _  }( x
CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)
+ D* o: ?0 V8 G& r
+ F& b6 B2 N. Q9 XCNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)
7 b4 D+ w5 Y' T3 O
$ \" @6 v5 _9 I, K. R模式2:

' c; b8 n7 G+ RCNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)
3 b! U7 f5 ^. l+ @) `" \0 H$ L
CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)
! @; z1 _! Y  O+ B
- z) J! u" Y7 m6 qCC1P:
2 ^+ }$ J3 B- b- T  S1 u9 X1 p: D
3 L4 A& g7 T0 t, b: {/ J) N; n+ h8 E- w0:高电平有效

1:低电平有效