stm32-定时器输出比较PWM

一、输出比较简介

二、PWM简介

三、输出比较模式实现

1.输出比较框图(以通用定时器为例)

2.PWM基本结构

四、固件库实现

1.程序1：PWM呼吸灯

2.程序2：PWM驱动直流电机

3.程序3：控制舵机

一、输出比较简介

死区生成和互补输出一般用于对电机的控制

二、PWM简介

惯性系统：即要能使人眼产生视觉停留的系统

三、输出比较模式实现

1.输出比较框图(以通用定时器为例)

高级定时器比通用定时器多了个互补输出和死区生成

如右图，两个mos管构成了推挽电路，上管导通下管关闭输出高电平，下管导通上管关闭输出低电平，两管都关闭为高阻态，两管都导通为短路，会对元器件造成损伤，所以两管不能同时导通

互补输出：当单片机要控制这个电路时，就需要两个输出端口，且二者电平要相反，即互补，而这里OC1和OC1N就是互补的两个端口，即互补输出

死区发生器：但是若在上管关闭的瞬间下管就导通，很可能由于器件的不理想而出现上下管都导通的情况，为了避免这种情况发生，于是又是死区发生器，即他可以在上管关闭后延迟一段时间再导通下管，避免同时导通

2.PWM基本结构

四、固件库实现

1.程序1：PWM呼吸灯

1.我使用的是TIM3的CH2的重定义引脚PB5，所以要打开AFIO时钟

2.开启TIM3和GPIO的时钟

3.初始化GPIO结构体。注意：要记得使用库函数进行重定义

4.选择TIM3的时钟输入，可以为内部时钟，外部时钟模式1和2，

外部时钟模式1：来源可以是ITR(其他定时器,多用于定时器级联)，可以是ETR（外部时钟），可以是CH1引脚的边沿，CH1引脚和CH2引脚（多用于输入捕获测频率）

外部时钟模式2：ETR的触发控制模式

5.初始化TIM3结构体--配置PSC，ARR，计数模式，等等

6.初始化OC结构体--PWM模式选择，CCR，输出ref的有效电平

7.定时器使能

//使用TIM3的通道2的重定义引脚PB5-指南者上面是红灯
//我们配置
void PWM_Config()
{//首先开启GPIO时钟//开启AFIO时钟，因为用到了重定义RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//开启定时器的时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//重定义引脚//选择部分重定义GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//初始化GPIO结构体-PB5-输出比较GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//选择TIM3的时钟输入TIM_InternalClockConfig(TIM3);//我们直接使用内部时钟//配置TIM结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSCTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数模式TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//输入滤波器的分频TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器,只有高级定时器才有TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化OC结构体TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//先赋初值，因为我们没有把结构体配置完全TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//模式选择-PWM1TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//CCR，这里我们不配置CCR的值，后面用一个库函数直接在主函数            里面配置，实现呼吸灯TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出ref极性,选择有效电平，即ref有效时输出高电平//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ;//TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = ;//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ;//TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ;TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStruct);//启动定时器TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);}void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare2(TIM3,Compare);
}

main.c#include "stm32f10x.h"   // Device header
#include "bsp_led.h"
#include ".\tim\bsp_tim.h"extern uint16_t Num;//定时器都是16位的int i;
void Delay(u32 i)
{u32 temp;SysTick->LOAD=9000*i;      //设置重装数值, 72MHZ时SysTick->CTRL=0X01;        //使能，减到零是无动作，采用外部时钟源SysTick->VAL=0;            //清零计数器do{temp=SysTick->CTRL;       //读取当前倒计数值}while((temp&0x01)&&(!(temp&(1<<16))));    //等待时间到达SysTick->CTRL=0;    //关闭计数器SysTick->VAL=0;        //清空计数器
}//ARR=99-->PWM一个周期是100，那么分辨率为1%
//占空比 = CCR/(ARR+1) 
//频率 = 计数器溢出频率 = CK_PSC/(PSC+1)/(ARR+1) = 72M/720/100= 1000HZ ->1ms
int main()
{LED_GPIO_Config();PWM_Config();while(1){for(i=0;i<=100;i++){PWM_SetCompare2(i);Delay(10);}for(i=100;i>=0;i--){PWM_SetCompare2(i);Delay(10);}}
}

2.程序2：PWM驱动直流电机

具体TIM的配置过程同呼吸灯一样，同样是输出不同的PWM占空比来实现电机的不同速度

我们需要三个引脚，一个输出PWM给电机，两个接电机的控制引脚

使用PA2输出PWM，AIN1/2接到PA4/5
频率设置为1KHZ（可以自己随便设置）
定义一个八位有符号的变量Speed，+：正转 -：反转
使用GPIO_SetBits/ResetBits();来设置AIN1/2的电平高低

使用按键来改变转速

void PWM_Config()
{//开启时钟//使用TIM2的CH3的PA2RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚//初始化GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 ;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行TIM_InternalClockConfig(TIM2);//初始化时基单元TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;//配置1KHZ的PWMTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1;//PSC-预分频器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数 TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;//ARR寄存器-重装载寄存器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化OC-输出比较结构体TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//输出要求波型，这里的CRR就不需要了，用固件库的一个函数 TIM_SetCompare3 直接配置CRRTIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);//CH3通道//启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}

//电机控制函数void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)//+：正转 -：反转
{if(Speed >= 0){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);TIM_SetCompare3(TIM3,Speed);}else {GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);TIM_SetCompare3(TIM3,-Speed);}
}

//主函数#include "stm32f10x.h"   // Device header
#include ".\tim\bsp_tim.h"
#include ".\KEY\bsp_key.h"uint8_t KeyNum;
int8_t Speed;int main()
{KEY_GPIO_Config();PWM_Config();while(1){KeyNum = Key_Scan();if(KeyNum == 0){Speed += 20;if(Speed > 100){Speed = -100;}}else if(KeyNum == 1){Speed -= 20;if(Speed < -100){Speed = 100;}}Motor_SetSpeed(Speed);}
}

3.程序3：控制舵机

-TB6612驱动板

VM->STLINK的5v

VCC->面包板3.3v

GND->面包板负极

AO1 AO2 接电机

STBY->待机控制引脚，这里不需要待机，接面包3.3v

AIN1/2-> 任意接两个引脚

PWMA->PWM输出控制引脚

驱动VM放在左下角使用PA2输出PWM，AIN1/2接到PA4/5

要点：输出如上图右侧所示的PWM波型
指南者的PA0引脚为按键1，所以使用TIM2的CH3通道的PA2
PWM要求频率为50HZ，即总时间20ms，高电平占0.5~2.5ms，这里我们可以给ARR配置20000-1，PSC配置72-1
封装Angle转换函数0-50 180->2500 -->y=Angle/180*2500+50, Angle使用浮点型，利于计算
使用按键来改变角度

#include "bsp_tim.h"void PWM_Config()
{//开启时钟//使用TIM2的CH3的PA2RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启PWM引脚//初始化GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽，手册可看GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//选择时基单元的时钟-为内部时钟--定时器上电后默认是内部时钟，故不写这一个也行TIM_InternalClockConfig(TIM2);//初始化时基单元TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;//PSC-预分频器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数 TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 20000-1;//ARR寄存器-重装载寄存器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;/*不分频----滤波器的采样频率，可以由内部时钟直接提供，也可以由内部时钟加一个时钟分频而来，分频系数就是由TIM_ClockDivision决定*/TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;//重复计数器，只有高级定时器才有TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//初始化OC-输出比较结构体TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//因为结构体里面的成员有些是高级定时器采用得到，所以这里就先全部初始化一遍，然后再配置具体的值TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CRR   --舵机要求设置频率50HZ-即总时间20ms，高电平时间在0.5~2.5ms之间的PWM波型即CCR->500~2500TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//输出要求波型，这里的CRR就不需要了，用固件库的一个函数 TIM_SetCompare3 直接配置CRRTIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出比较极性TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);//CH3通道//启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}
//0.5ms-0度   2.5ms-180度
//0度   	CCR=500
//180度   CCR=2500
//舵机设置角度，范围0~180
void Servo_SetAngle(float Angle)
{TIM_SetCompare3(TIM2,Angle*2000/180+500);
}void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)//设置CRR
{TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
}

#include "stm32f10x.h"   // Device header
#include ".\tim\bsp_tim.h"
#include ".\KEY\bsp_key.h"
uint8_t KeyNum;
float Angle;int main()
{KEY_GPIO_Config();LED_GPIO_Config();PWM_Config();while(1){KeyNum = Key_Scan();if(KeyNum == 0){Angle+=30;if(Angle>180){Angle = 0;}}else if(KeyNum == 1){Angle-=30;if(Angle<0){Angle = 180;}}Servo_SetAngle(Angle);}
}