2018年12月25日 | 利用STM32通用定时器实现输出两路占空比和频率可调的互补PWM

MCU:STM32F334C8T6

PWM即脉宽调制，可以用来驱动电机，驱动全桥电路等，用过STM32的知道，用它的定时器可以很容易实现PWM输出，使用高级定时器的TIMx_CHy和TIMx_CHyN可以轻易实现互补PWM（complementary PWM）波形的输出。

高级定时器资源有限，本文利用通用定时器(General-purpose timers)实现互补PWM输出，在高级定时器资源不够时不失为一个好方法。

STM32的定时器PWM有两种模式：PWM mode 1和PWM mode 2

工作原理：

PWM mode 1 - In upcounting, channel 1 is active as long as TIMx_CNT

In downcounting, channel 1 is inactive (OC1REF=‘0’) as long as TIMx_CNT>TIMx_CCR1 else active (OC1REF=’1’).

 PWM mode 2 - In upcounting, channel 1 is inactive as long as TIMx_CNT

In downcounting, channel 1 is active as long as TIMx_CNT>TIMx_CCR1 else inactive.

官方手册对channel 1 的说明，其他channel类似，考虑向上计数模式

方法一：

假设高电平为有效电平，即高电平为active，使用定时器3

PWM mode 1：TIM3_CNT

PWM mode 2：TIM3_CNT

可以看出，无论是mode1还是mode2，电平翻转都是在计数器TIM3_CNT中的值达到TIM3_CCR1 中的值（次数可以控制占空比，见下文）的时候

据此，可以将TIM的两个通道（如TIM3_CH1和TIM3_CH2）分别配置为mode1和mode2，那么即可输出两路互补互补PWM，此为方法一

方法二：

方法一中假设高电平为active状态，事实上active状态也可以是低电平，在这种情况下，考虑同一种模式（mode1）

acive high：TIM3_CNT

active low：TIM3_CNT

于是，同种模式下，分别将两个通道的有效电平配置为高和低，也可以实现互补PWM输出，此为方法二

在向下计数模式中原理类似，不再说明

频率和占空比的调节：

上面提到了两个寄存器：CNT和CCR1，（channel x 对应CRx）CNT中是计时器当前的计数值，CCR1中是用来比较的值，当CNT达到CCR1的值时，将发生电平转变另一个寄存器ARR，自动装载寄存器，存储的是自动装载的值，向上计数中当CNT递加达到ARR的值时将被复位，从0从新开始，而向下计数时，当CNT到达0时，ARR中的值将被自动装载到CNT重新开始递减，也就是说ARR中的值是计数周期（中心对其计数模式此处不考虑）

假设我们需要的频率为freq，占空比dutycycle，定时器使用系统频率SYSCLK，有如下关系：

ARR = SYSCLK/freq，dutycycle=CCR1/ARR

可见，通过更改ARR实现频率可调，更改CCR1实现占空比可调

部分代码：

uint16_t period=0,pulsewidth=0;

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStruct;

TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStruct;

period = 72*1000000/(100*1000);//计数周期，系统频率72M，PWM输出频率100k

pulsewidth = 45*period/100;  //脉宽，占空比45%

//开启外设时钟

//配置GPIO

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = period - 1;//ARR

//填充TIM_TimeBaseInitStruct其他参数

TIM_TimeBaseInit(TIM3, & TIM_TimeBaseInitStruct);

//OCInit结构体初始化，填充完所有参数

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = pulsewidth; //CCR1

TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

//TIM_OC1Init()开启通道1

//OC2 方法1 : 修改Mode

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;

TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

/***********************************

//OC2 方法2 : 修改 Polarity

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;

***********************************/

//TIM_OC2Init()开启通道2

//最后打开时钟

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

附图为亲自测试效果，两种方法效果相同

测试基于STM32F334C8T6，频率100k，占空比45%,互补波占空比55%