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STM32单片机入门学习——第15节: [6-3] TIM输出比较

news 来源：原创 2025/8/28 9:14:25

写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！

本文写于：2025.04.05

STM32开发板学习——第15节: [6-3] TIM输出比较

  • 前言
  • 开发板说明
  • 引用
  • 解答和科普
  • 一、输出比较
  • 问题
  • 总结

前言

   本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
   欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
   在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
   另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！

开发板说明

   本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
   原理图如下
1、开发板原理图
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2、STM32F103C6和51对比
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3、STM32F103C6核心板
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视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。

下图是实物图
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引用

【STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）
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数据手册
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解答和科普

一、输出比较

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CCR就是捕获/比较寄存器，这个捕获/比较寄存器是输入捕获和输出比较共用的，当使用输入捕获时，他就是捕获寄存器，当使用输出比较时，它就是比较寄存器，那在输出比较这里，这块电路会比较CNT和CCR的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的一个值，当CNT大于CCR、小于CCR或者等于CCR时，这里输出就会相应的置1、置0、置1、置0，这样就可以输出一个电平不断跳变的PWM波形了，这就是输出/比较的基本功能。

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输出PWM
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PWM波形是一个数字输出信号，它是由高低电平组成的，在具有惯性系统中，可以通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常用于电机控速等；使用这个PWM波形，是用来等效地实现一个模拟信号的输出，按理说这有完全亮和完全灭两种状态，怎么能控制亮度大小呢，通过PWM就可以实现，当LED不断点亮，熄灭，点亮，熄灭，当这个点亮、熄灭的频率足够大时，LED就不会闪烁了，而是呈现一个中等亮度，当我们调控点亮和熄灭的时间比例时，就能让LED呈现出不同亮度级别，对于电机调速也是一样的，给一个很快的频率，给电机通电、断电、通电、断电、那么电机的速度就能维持在一个中等速度，这就是PWM的思想，唯快不破。必须是惯性系统。

等效于模拟量，频率、占空比、分频率。占空比决定了PWM等效出来的模拟电压的大小，占空比越大，等效的模拟电压就越趋近于高电平，占空比越小，那等效的模拟电压越趋近于低电平，这个等效关系一般是线性的。
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左边就是CNT计数器和CCR1第一路的捕获/比较寄存器，它俩进行比较，当CNT>CCR1,或者CNT=CCR1时，就会给这个输出模式控制器传一个信号，然后输出模式控制器就会改变它输出OC1REF的高低电平，REF信号实际上就是指这里信号的高低电平，REF是reference的缩写，意思就是参考信号，上面还有一个ETRF输入，这个是定时器的一个小功能，一般不用；
接下来这个REF信号可以前往主模式控制器，你可以把这个ref映射到主模式的TRGO输出上去，不过REF的主要去向是下面这一路，然后到达极性选择，给这个寄存器写0，信号就会往上走，就是信号电平不翻转，进来什么样，出去还是什么样，写1的话信号就会往下走，经过一个非门取反，那输出的信号就是输入信号高低电平反转的信号，这就是极性选择，就是选择是不是要把高低电平反转一下，接着就是输出使能电路了，选择要不要输出，最后就是OC1引脚，这个引脚就是CH1通道的引脚。在引脚定义表就可以知道具体是哪个GPIO了。

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PWM模式实际上就是PWM模式1 的输出取反；这里比较灵活：输出模式里可以设置极性，最终输出之前也可以设置极性。
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时基单元继续使用，只不过是这里更新事件的中断申请，我们不需要了；
配置好时基单元，这里的CNT就可以开始不断地自增运行了，下面就是输出比较单元了，总共有4路，输出比较单元的最开始，是CCR捕获/比较寄存器，CCR是我们自己设计的，CNT不断自增运行，同时它俩还在不断进行比较，后面就是输出模式控制器，PWM模式1:CNT<CCR，REF置高电平；CNT>CCR,REF置低电平;占空比受CCR的值的控制，周期是ARR来控制。最终再经过极性选择，输出使能，最终通向GPIO口，这样就能完成PWM波形输出了。

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PWM参数计算
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可以看到，PWM的一个周期，对应计数器的一个溢出更新周期，所以PWM的频率就等于计数器的更新频率；所以计数器的更新频率=Freq=CK_PSC/(PSC+1)/(ARR+1);
CNT从0一直加到ARR，这里ARR是99，那CNT总共就是计了100个数，再看高电平时间，就是从0到CCR，比如CCR是30，注意这里等于30的瞬间，就已经跳变为低电平了，所CNT从0到29是高电平，总共是30个数的时间，所以这里占空比30/100=30%；占空比=CCR/(ARR+1);
分辨率：占空比变化的步距，CCR的值应该设置在0到ARR+1这个范围里，CCR=ARR+1时，占空比就正好是100%，如CCR再大一些，占空比始终是100%，没有意义了，所以CCR的值取决于ARR的值，ARR的值越大，CCR的范围就越大，对应的分辨率就越大，分辨率=1/（ARR=1）.

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后面主要是推挽电路，H桥同一桥臂不能同时导通,要避免这个问题，所以需要死区。

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SG90,PWM输入到信号线控制，至于固定在哪个位置。是由信号线的PWM信号来决定的。PWM信号输入到控制板，给控制板一个制定的目标角度，然后点位器测量输出轴的当前角度，如果大于目标角度，电机就会反转，如果小于目标角度，电机就会正转，最终使输出轴固定在制定角度，这就是舵机内部工作流程，输如一个PWM波形，输出轴固定在一个角度就行了。
周期20ms,频率为50HZ,占空比是这个范围，对应关系见上图。中间的对应关系都是线性分配，按照比例来的，可以用来控制方向，机械臂等。
把PWM当成一个通信协议。也是一个比较常见的应用, 因为很多控制器都有PWM输出的功能, 而切PWM只需要一根信号线就行了。
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H桥能控制电流流过的方向，所以可以控制电机的正反转。互补导通，左上和右下导通，电流就是从左流向右边，正好电流会相反发。

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VM是电机电源的正极了，要接一个可以输出大电流的电源，一般和电机的额定电压保持一致，比如5V；
VCC，这个是逻辑电平输入端，要和控制器的电源保持一致，比如STM32是3。3v，就要接3.3V，如果是51单片机就接5V,不用大功率，所以可以和控制器共用一个电源；
A01、AO，就是A路的两个输出，它的输出控制端就是上面的PWMA、AIN2、AIN1;B路也是一样的。
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一高一低才会有电压差，才会转

这里如果IN1给低电平。IN2给高电平, 电机就是处于反转状态; 那转还是不转呢,要取决于PWM, 如果PWM给高电平。那输出就是一低高, 有电压差了。电机回政转。这时候定义的是反转。开始转了, 如果PWM给低电平。那输出两个低电平。电机还是不转. 这就是反转的逻辑。IN1给低电平。IN2给高电平,PWM高转低不转，如果PWM是一个不断翻转的电平信号，那电机不就是快速地反转、停业、反转、停止了嘛, 如果PWMM频率足够快。那电机就可以连续稳定地反转了。并且速度取决于PWM信号的占空比。这就是反转的工作流程，这里的PWM，就是我们之前讲的,使用PWM来等效一个模拟量的功能了。
IN1给高电平。IN2给低电平，为正转的状态。

问题

总结

本节课主要写了TIM的定时比较，与定时器定时中断不同的是，在对时基单元配置好后，不触发中断，而是进去捕获/比较单元，定时器的CNT与CRR进行比较，进入输出模式控制器，控制REF的高低，然后再进入极性选择，最后输出使能电路，最后到GOIO输出PWM波。接着介绍了具体的细节，怎么控制的比较，输出PWM波形。最后介绍了PWM的应用，如控制舵机和直流电机，它们的硬件电路。

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编程日记 2025/8/22 13:06:34

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智能合约的法律挑战与解决之道&#xff1a;技术与法律的交融 智能合约的诞生&#xff0c;为区块链技术的应用打开了新的大门。从简单的自动化交易到复杂的去中心化自治组织&#xff08;DAO&#xff09;&#xff0c;智能合约正在推动全球经济迈向去信任化的新时代。然而&#x…...

编程日记 2025/8/23 18:41:11

MySQL基础 [一] - Ubuntu版本安装

目录 预安装 先查看自己操作系统的版本 添加MySQL APT下载源 下载 安装 正式安装 查看MySQL状态 打开MySQL 预安装 先查看自己操作系统的版本 lsb_release -a 添加MySQL APT下载源 下载 下载发布包 下载地址 : https://dev.mysql.com/downloads/repo/apt/ 这里下…...

编程日记 2025/8/19 5:21:37

cursor机器码重置

1、下载vscode插件 cursor-fake-machine-0.0.2 2、将插件拖入拓展 3、彻底将cursor账号退出 setting -> Manage -> 退出账号 4、打开cursor&#xff0c;ctrlshiftp &#xff0c;输入fake,点击确定...

编程日记 2025/8/25 2:35:46

深度学习的疑问--综合【2】：像CNN，GNN，transformer等这些模型都是用于提取特征，然后经过全连接层实现分类的吗？

总结&#xff1a; CNN&#xff0c;GNN&#xff0c;transformer等这些模型都是用于提取特征&#xff1b;FC、MLP等用于实现分类&#xff0c;MLP即是多个FC组成的。 是的&#xff0c;从高层次来看&#xff0c;CNN&#xff08;卷积神经网络&#xff09;、GNN&#xff08;图神经网络…...

编程日记 2025/8/23 12:17:45

基于编程的运输设备管理系统设计（vue+springboot+ssm+mysql8.x）

基于编程的运输设备管理系统设计&#xff08;vuespringbootssmmysql8.x&#xff09; 运输设备信息管理系统是一个全面的设备管理平台&#xff0c;旨在优化设备管理流程&#xff0c;提高运输效率。系统提供登录入口&#xff0c;确保只有授权用户可以访问。个人中心让用户可以查…...

编程日记 2025/8/20 16:08:47

SpringBoot整合MyBatis

一、SpringBoot整合MyBatis 步骤1&#xff1a;创建新模块&#xff0c;选择Spring初始化&#xff0c;并配置模块相关基础信息 步骤2&#xff1a;选择当前模块需要使用的技术集&#xff08;MyBatis、MySQL&#xff09; 步骤3&#xff1a;设置数据源参数 spring:datasource:dr…...

编程日记 2025/8/22 19:19:10