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STM32呼吸灯实验手册（TIM定时器）

news 来源：原创 2025/9/12 16:00:52

一、实验目标

  1. 使用TIM定时器的PWM模式控制LED亮度
  2. 实现LED渐亮渐灭的呼吸灯效果
  3. 掌握HAL库的TIM配置方法

二、硬件准备

  • 开发板：STM32F103C8T6
  • LED模块：LED串联220Ω电阻两组
  • USB-TTL调试器
  • 硬件连接

三、软件配置（STM32CubeMX）

  • 打开STM32CubeMX

  • 选择MCU型号：STM32F103C8T6

  • 设置SYS调试接口：Serial Wire（SWD）

  • 设置TIM参数

对照参数设置

按设置生成的波形

  • 设置RCC参数

  • 生成项目

四、代码编写

在生成代码的mian函数中编写如下代码

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL1);//启动PWM正常输出
HAL_TIMEx_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL1);//启动PWM互补输出while(1){//修改
float t = HAL_GetTick() * 0.001;//获取当前时间float duty = 0.5 * sin(2*3.14*t) + 0.5;//计算占空比uint16_t arr = __HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(&htim1);//获取ARR寄存器的值uint16_t ccr = duty * (arr + 1);//计算CRR寄存器的值__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1,TIM_CHANNEL_1,ccr);//将计算结果写入CCR
}

 

五、代码解析

关键函数说明

HAL_TIM_PWM_Start 

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

功能作用

此函数用于启动定时器（TIM）的指定通道输出PWM信号。其核心操作包括：

  • 使能定时器的计数器（TIMx->CR1 |= TIM_CR1_CEN）
  • 启用指定通道的PWM输出（配置通道的CCxE位，如TIMx->CCER |= TIM_CCER_CC1E）

​参数解析

参数类型说明
htimTIM_HandleTypeDef*指向TIM外设的句柄（包含定时器配置信息，如预分频、计数模式等）
Channeluint32_t指定PWM输出的通道号（TIM_CHANNEL_1 到 TIM_CHANNEL_4）
​HAL_TIMEx_PWM_Start 
HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

功能作用

此函数是HAL库中针对高级定时器（TIM1/TIM8）或复杂PWM场景的扩展函数，用于启动定时器的PWM输出。与HAL_TIM_PWM_Start的主要区别在于：

  • 支持高级定时器的互补通道（如CH1N、CH2N等）
  • 包含刹车（Break）和死区时间（Dead Time）控制逻辑
  • 适用于电机控制、逆变器等需要安全保护的场景

参数解析

参数类型说明
htimTIM_HandleTypeDef*指向高级定时器（TIM1/TIM8）的句柄
Channeluint32_t支持互补通道的选项：
TIM_CHANNEL_1
TIM_CHANNEL_1N
HAL_TIM_GET_AUTORELOAD
#define HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(__HANDLE__)

功能作用

此宏用于直接读取定时器自动重装载寄存器（AutoReload Register, ARR）的当前值。
核心功能：

  • 获取定时器的周期设定值（决定PWM频率或定时溢出时间）
  • 适用于动态调整定时参数时的参数校验
  • 调试时验证配置是否生效
参数类型说明
__HANDLE__TIM_HandleTypeDef*指向TIM外设的句柄（包含定时器配置信息）
HAL_TIM_SET_COMPARE
#define __HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__)

功能作用

此宏用于直接设置定时器的捕获/比较寄存器（CCRx）值，从而控制PWM占空比或定时触发点。
核心功能：

  • 动态调整PWM输出的占空比（如呼吸灯、电机调速）
  • 设置输入捕获的触发阈值
  • 配置输出比较模式的匹配值
参数类型说明
__HANDLE__TIM_HandleTypeDef*指向TIM外设的句柄（包含定时器配置信息）
__CHANNEL__uint32_t指定通道：
TIM_CHANNEL_1-TIM_CHANNEL_4
__COMPARE__uint32_t比较值（0 ≤ COMPARE ≤ AutoReload）

关于CCR的值

在while循环中我们要向外输出一个PWM信号， 满足呼吸灯的现象可以用一个正弦波来做输出

占空比是CCR和ARR+1的比值

我们想得到CCR的值根据上述公式可以得到

那么就得到CCR的表达式

uint16_t ccr = duty * (arr + 1);//计算CRR寄存器的值

六、实验现象

烧录程序后，LED呈现渐变呼吸效果

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