【江科大STM32】TIM输出比较-PWM功能（学习笔记）

 一、PWM驱动LED呼吸灯 

接线图： 

 

 PWM的初始化:

 

具体步骤： 

①RCC开启时钟（把要用的TIM外设和GPIO外设时钟都打开）

② 配置时基单元，包括前面的时钟源选择

③配置输出比较单元，里面包括CCR的值，输出比较模式，极性选择，输出使能这些参数

④配置GPIO，把PWM对应的GPIO口，初始化为复用推挽输出模式

⑤ 运行控制，启动计数器

 使用到的函数：

TIM函数之前有部分介绍过了，具体参考这篇文章 [江科大STM32]TIM定时器中断(学习笔记)下-CSDN博客

 重要函数需要掌握：

 不常用了解即可：

 

函数解释： 

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

使用方法：需要初始化哪个通道，就调用哪个函数，不同的通道对应的GPIO口也不一样，所以要按照所需的GPIO口来。

 作用：根据指定初始化TIMx Channel1参数在TIM_OCInitStruct。

参数	说明
TIMx	其中x除6、7外可选1 ~ 17，用于选择TIM外设。
TIM_OCInitStruct	指向TIM_OCInitTypeDef结构体的指针

比较Init结构定义（只列出使用到的）

参数	说明
TIM_OCMode	指定TIM模式
TIM_OutputState	指定TIM输出比较状态
TIM_Pulse	指定要加载到捕获比较寄存器中的脉冲值（CCR的值），取值范围为0x0000 ~ 0xFFFF之间的数字
TIM_OCPolarity	指定输出极性

具体参数： 

 

TIM_Pulse的值要和时基单元里面的ARR和PSC的值一起配置，这三个值共同决定了输出PWM的周期和占空比，计算公式： 

 

比如，这里如果要求输出一个频率为1KHz，占空比可任意调节，分辨率为1%的PWM波形，那ARR+1=100,CCR=50，PSC+1=720.这样就是输出频率为1KHz，占空比为50%

注意 ：

在这里结构体并没有配置完整，对于结构体变量来说，还是一个局部变量，不给所以结构体成员赋值会出现一些问题，比如你想把高级定时器当作通用定时器输出PWM时，自然会把TIM2改TIM1，那由于结构体成员没有完全赋值，就会出现一些问题。而且这里能不能输出PWM还会跟初始化函数在哪一行有关。这里为避免出现问题，要么把结构体成员配置完，要么就给结构体赋初始值。这里我们使用函数给结构体赋初始值，使用到下面的函数

 void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；//用默认值填充每个TIM_OCInitStruct成员。

参数	说明
TIM_OCInitStruct	指向TIM_OCInitTypeDef结构体的指针被初始化

如果不想把结构体所有成员都列出来，那就用这个函数先给结构体成员赋一个初始值，再更改你想更改的结构体成员的值。 

配置GPIO口

 TIM2的OC1通道使用的是哪个GPIO口，这里得参考一下引脚定义表

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;//开漏推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

推挽输出： 

选择开漏推挽输出的原因：因为这里是用定时器来控制引脚，就需要用开漏推挽输出。只有设置成开漏推挽输出，引脚的控制权才能交给片上外设，PWM波形才能通过引脚输出。

 

 使用示波器采集PWM波形：示波器采集PWM波形

初始化代码： 

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);TIM_InternalClockConfig(TIM2);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period =100 - 1;//ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =720 - 1;//PSCTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter =0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//如果不想把结构体所有成员都列出来，那就用这个函数先给结构体成员赋一个初始值，再更改你想更改的结构体成员的值。 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode =TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =TIM_OCPolarity_High;//高电平有效TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Enable;//使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =50;//CCR的值TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//启动定时器
}	

LED呼吸灯 

产生LED呼吸灯效果就是要不断更改CCR的值就可以了。在运行过程更改CCR,就需要用到下面函数

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);//单独更改CCR通道1的值

参数	说明
TIMx	其中x除6、7外可选1 ~ 17，用于选择TIM外设
Compare1	表示捕获Compare1寄存器的新值

注意：这里单独设置了CCR的值，之前初始化那里CCR的值就要改为0了

封装使用： 

/*** 函    数：PWM设置CCR* 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100* 返 回 值：无* 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);		//设置CCR1的值
}

主函数代码： 

只需要在主函数while（）循环里面不断调用 PWM_SetCompare1这个函数，更改CCR的值，就可以实现LED呼吸灯效果

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"uint8_t i;			//定义for循环的变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化while (1){for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(i);			//依次将定时器的CCR寄存器设置为0~100，PWM占空比逐渐增大，LED逐渐变亮Delay_ms(10);				//延时10ms}for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(100 - i);	//依次将定时器的CCR寄存器设置为100~0，PWM占空比逐渐减小，LED逐渐变暗Delay_ms(10);				//延时10ms}}
}

引脚重映射 

看图可知道TIM2通道1可以复用到PA15上 

 ①需要用到AFIO，先开启AFIO时钟

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);            //开启GPIOA的时钟

②复用功能重映射表讲解

复用功能重映射函数： 

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState); //更改指定引脚的映射

参数	说明
GPIO_Remap	选择要重新映射的引脚
NewState	ENABLE or DISABLE

 选择要重新映射的引脚：

注意：PA15上电后恢复默认为调试端口JTDI，所以想要它变为普通的GPIO或者定时器的复用通道，需要先关闭调试端口的复用，还是用上面这个函数，只是参数改变函数讲解

总结：35：00 

二、PWM驱动舵机 

 接线图： 

有关舵机简介和具体接线可参考【江科大STM32】TIM输出比较（学习笔记）-CSDN博客

 PWM初始化：

初始化函数跟上面LED呼吸灯一样，只是我们这里用了TIM2的CH2，对应的GPIO口换为PA1就好了

这里算一下ARR和PSC和CCR的值：舵机要求周期为20ms，那频率就是1s/20ms=50Hz（20ms=0.02s），占空比是0.5ms~2.5ms，这里PSC和ARR的值不是固定的，多尝试几次找到合适的值就好。这里占空比是20k对应20ms,比例为20000对应20，500k对应0.5ms就是对应的比例计算出来的（占空比20000和5000只是用来和PWM周期做对比的，比如500/20000就是对应周期0.5/20，2500/20000对应2.5/20），

 

代码： 

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin =GPIO_Pin_1;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);TIM_InternalClockConfig(TIM2);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period =20000 - 1;//ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler =72 - 1;//PSCTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter =0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//如果不想把结构体所有成员都列出来，那就用这个函数先给结构体成员赋一个初始值，再更改你想更改的结构体成员的值。 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode =TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =TIM_OCPolarity_High;//高电平有效TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Enable;//使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0;//CCR的值TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//启动定时器
}	

 void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；//单独更改CCR通道2的值

参数	说明
TIMx	其中x除6、7外可选1 ~ 17，用于选择TIM外设
Compare2	指定Capture Compare2注册新值

void PWM_SetCompare2(uint16_t compare)
{TIM_SetCompare2(TIM2,compare);
}

使用多通道讲解：40：11 

舵机代码：

PWM_SetCompare2(Angle /180 *2000 +500);//设置占空比来源： 

这里角度0度对应CCR500， 180度对应CCR2500参数计算

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"void Servo_Init(void)
{PWM_Init();//底层PWM初始化
}/*** 函    数：舵机设置角度* 参    数：Angle 要设置的舵机角度，范围：0~180* 返 回 值：无*/
void Servo_SetAngle(float Angle)
{PWM_SetCompare2(Angle /180 *2000 +500);//设置占空比//将角度线性变换，对应到舵机要求的占空比范围上
}

主函数： 

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;			//定义用于接收键码的变量
float Angle;			//定义角度变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Servo_Init();		//舵机初始化Key_Init();			//按键初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");	//1行1列显示字符串Angle:while (1){KeyNum = Key_GetNum();			//获取按键键码if (KeyNum == 1)				//按键1按下{Angle += 30;				//角度变量自增30if (Angle > 180)			//角度变量超过180后{Angle = 0;				//角度变量归零}}Servo_SetAngle(Angle);			//设置舵机的角度为角度变量OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);	//OLED显示角度变量}
}

 每按一下按键占空比变化为30%，因为这里设置的角度是每按一下加30

三、PWM驱动直流电机 

 接线图：电机驱动模块注意不能接反了，不然容易烧坏驱动 

 PWM初始化函数：

 初始化函数跟上面LED呼吸灯一样，只是我们这里用了TIM2的CH3，对应的GPIO口换为PA2就好了。同时，PWM设置CCR的值也要改为PWM_SetCompare3。电机如果发出有蜂鸣器的声音，可将PWM初始化代码中时基单元部分里的预分频器值改小，方法

 直流电机初始化

 这里初始化还要初始化电机方向控制脚，这里用的是PA4和PA5引脚

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"/*** 函    数：直流电机初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Motor_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		//开启GPIOA的时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);						//将PA4和PA5引脚初始化为推挽输出	PWM_Init();													//初始化直流电机的底层PWM
}/*** 函    数：直流电机设置速度* 参    数：Speed 要设置的速度，范围：-100~100* 返 回 值：无*/
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{if (Speed >= 0)							//如果设置正转的速度值{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);	//PA4置高电平GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);	//PA5置低电平，设置方向为正转PWM_SetCompare3(Speed);				//PWM设置为速度值}else									//否则，即设置反转的速度值{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);	//PA4置低电平GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);	//PA5置高电平，设置方向为反转PWM_SetCompare3(-Speed);			//PWM设置为负的速度值，因为此时速度值为负数，而PWM只能给正数}
}

 主函数：

按键每按下一次，电机的速度增加20

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;		//定义用于接收按键键码的变量
int8_t Speed;		//定义速度变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Motor_Init();		//直流电机初始化Key_Init();			//按键初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");		//1行1列显示字符串Speed:while (1){KeyNum = Key_GetNum();				//获取按键键码if (KeyNum == 1)					//按键1按下{Speed += 20;					//速度变量自增20if (Speed > 100)				//速度变量超过100后{Speed = -100;				//速度变量变为-100//此操作会让电机旋转方向突然改变，可能会因供电不足而导致单片机复位//若出现了此现象，则应避免使用这样的操作}}Motor_SetSpeed(Speed);				//设置直流电机的速度为速度变量OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);	//OLED显示速度变量}
}

 以上代码学习均来自b站江科大。

 

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