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【蓝桥杯嵌入式】【模块】六、PWM相关配置及代码模板

news 来源：原创 2025/7/17 20:10:18

1. 前言

最近在准备16届的蓝桥杯嵌入式赛道的国赛，打算出一个系列的博客，记录STM32G431RBT6这块比赛用板上所有模块可能涉及到的所有考点，如果有错误或者遗漏欢迎各位大佬斧正。

本系列博客会分为以下两大类：

1.1. 单独模块的讲解

在这部分，我会分享自己总结的各个模块的相关配置、代码书写模板，涉及到的大致框架如下：

这个框架后续可能会不断更新，欢迎各位给出建议。

这一大类相关的文章链接如下(持续补充中)：

【蓝桥杯嵌入式】【模块】一、系统初始化-CSDN博客

【蓝桥杯嵌入式】【模块】二、LED相关配置及代码模板-CSDN博客

【蓝桥杯嵌入式】【模块】三、LCD相关配置及代码模板-CSDN博客

【蓝桥杯嵌入式】【模块】四、按键相关配置及代码模板-CSDN博客

【蓝桥杯嵌入式】【模块】五、ADC相关配置及代码模板-CSDN博客

【蓝桥杯嵌入式】【模块】六、PWM相关配置及代码模板-CSDN博客

1.2. 蓝桥杯各届的真题、模拟题复盘及个人答案

在这一部分，我会分享个人练过的所有题的复盘思路及代码，每篇文章结构如下：

这一大类相关的文章链接如下(持续补充中)：

【蓝桥杯嵌入式】【复盘】第13届国赛真题_蓝桥杯嵌入式13届国赛题-CSDN博客

以下是本篇博客正文内容：

2. 在cubemx中配置pwm

这里分别展示pwm输出和pwm捕获的配置方法，以13届国赛为例，用PA1捕获，用PA7输出：

2.1. 配置pwm捕获

配置pwm的捕获主要分为以下几步：

1. 首先将对应的io配置为定时器通道，因为pwm都是与定时器相关的，捕获和输入都与pwm的通道有关。

2. 在定时器中选择时钟源、并且将对应的通道配置为输入捕获模式。

3. 在下面的参数配置中，将预分频系数设置为(prescaler)设置为80 - 1(这个因人而异，我选80是因为好计算)，重装载值设置为最大(避免一个周期未到便发生了捕获计数器清0)。

4. 打开定时器的中断。

这里先简单讲讲pwm捕获的原理：每捕获到pwm波的上升沿一次，就会进入中断函数，在函数内读出捕获计数器的值，便可以得到一个pwm周期内会计数的次数，用总频 / 分频系数 / 这个捕获值，得到的便是pwm频率。

2.2. 配置pwm输出

配置pwm输出主要为以下几步：

1. 首先将对应的io配置为定时器通道。

2. 在定时器中选择时钟源、并且将对应的通道配置为pwm输出模式。

3. 在下面的参数配置中，将预分频系数设置为(prescaler)设置为10 - 1(选择10是因为这个值可可以使得pwm频率的调节在一个合适的分辨率下面)，重装载值设置为4000(这个并不固定，这里设置为4000可以使得初始化时输出80000000 / 10 / 4000 = 2000hz的pwm)。

3. pwm输出特定频率及占空比

我的模板代码如下:

void pwm_init(void)
{HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);
}void pwm_set_fre_duty_reg(uint32_t fre, uint32_t duty)
{uint32_t clk = 80000000;uint32_t div = 1;uint32_t period = clk / div / fre - 1;uint32_t pulse  = period * duty / 100;if (pulse > period) pulse = period - 1;// 设置周期与占空比TIM2->ARR  = period;TIM2->CCR2 = pulse;// 强制立即更新（如果启用了预装载）TIM2->EGR = TIM_EGR_UG;// 启用输出（CH2），如果已启用则忽略TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC2E;// 启动定时器TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

这里的核心在于pwm输出频率及占空比部分，我采用了直接操作寄存器的办法，核心是对ARR和CCR2(代表通道2)寄存器做操作，通过改变定时器的重装载值以及捕获比较寄存器来改变pwm输出的频率及占空比。

ARR设置的是 计数器的最大值，当计数器数到这个值就会清零重启。

CCR2决定占空比，当计数器 < CCR2 时，PWM 输出为高电平；之后变低。

采用寄存器赋值是因为在之前的试卷实践中，我发现直接寄存器赋值比用库函数的效果更准确一些，不过这里也给出对应的库函数版本：

void pwm_set_fre_duty(uint32_t fre, uint32_t duty)
{uint32_t clk = 80000000;uint32_t div = 1;uint32_t period = clk / div / fre - 1;uint32_t pulse = period * duty / 100;if (pulse > period) pulse = period - 1; // 防止CCR超出ARR__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim2, period);__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_2, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); // 再启动
}

4. pwm捕获频率及占空比

float fre, duty;
uint32_t count1, count2, count_h1, count_h2;
uint32_t tmp1, tmp2;
bool is_rising = 1, is_first = 1; // 1:上升沿触发
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM2){if(is_rising){// 上升沿触发，进入高电平区间count1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2);if(is_first){// 第一次上升沿，表示pwm起点count_h1 = count1;}else{// 第二次上升沿，表示pwm终点count_h2 = count1;// 计算频率tmp1 = (count_h2 > count_h1) ? (count_h2 - count_h1) : (count_h2 + 0xffffffff - count_h1);if(tmp1 != 0){fre = 80000000.0f / 80.0f / (float)(tmp1 + 1);}}is_first ^= 1;// 切换触发方式__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);}else{// 下降沿区间，高电平区间结束，可以开始计算占空比count2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_2);// 计算占空比tmp2 = (count2 > count1) ? (count2 - count1) : (0xffff + count2 - count1);if(tmp1 != 0){duty = (float)tmp2 / (float)tmp1;}// 切换触发方式__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_2, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);}is_rising ^= 1;}
}

对于频率的测量，实际核心就是去捕获一个周期pwm的计数差；

占空比的测量则要复杂一些，核心是测量高电平的计数时间，为此需要先捕获上升沿时的计数值，值，再捕获下降沿时的计数值，这依赖我们不断切换中断的触发方式。

在上面的函数中没有采用滤波算法，导致频率测量有大概1%的误差，我尝试加入滑动均值滤波，发现结果没啥变化。

总结

本文主要介绍了pwm相关操作的模板代码，主要是pwm的cubemx配置、pwm输出、pwm捕获。