2019年09月29日 | stm32库函数学习篇----通用定时器（PWM功能）

上午花了半天时间熟悉了stm32的PWM模块。中午利用午饭时间把PWM功能调试成功。当然，很简单的东西，也许很多前辈估计都不屑一顾的东西。

今天最大的感叹就是网络资源实在是个巨大的宝库，真的很庆幸，在这个复杂的社会环境里，在一个到处充斥着私心、私利的时代，各个网站，各个论坛上的众多网友都时刻保持着开源的氛围。学习一定要和他人交流，而网络提供了这么一个极好的平台。

废话少说，言归正传。

实现功能：采用定时器2的通道2，使PA1输出频率1K，占空比40的PWM波形，用PA8随意延时取反led灯，指示程序运行。

首先熟悉一下定时器的PWM相关部分。看图最明白

其实PWM就是定时器的一个比较功能而已。

CNT里的值不断++,一旦加到与CCRX寄存器值相等，那么就产生相应的动作。这点和AVR单片机很类似。既然这样，我们要产生需要的PWM信号，就需要设定PWM的频率和PWM的占空比。

首先说频率的确定。由于通用定时器的时钟来源是PCLK1，而我又喜欢用固件库的默认设置，那么定时器的时钟频率就这样来确定了，如下：

AHB（72MHz）→APB1分频器（默认2）→APB1时钟信号（36MHz）→倍频器（*2倍）→通用定时器时钟信号（72MHz）。

这里为什么是这样，在RCC模块学习记录里有详细记载，不多说。

因此图中的CK_PSC就是72MHz了。

下面的资料也是网上一搜一大把，我就罗列了：

STM32的PWM输出有两种模式，模式1（PWM1）和模式2（PWM2），由TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位确定的（“110”为模式1，“111”为模式2）。模式1和模式2的区别如下：

110：PWM模式1－在向上计数时，一旦TIMx_CNT=TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否则为有效电平(OC1REF=1)。

111：PWM模式2－在向上计数时，一旦TIMx_CNT=TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

由此看来，模式1和模式2正好互补，互为相反，所以在运用起来差别也并不太大。我用的是模式一，因此后面的设定都是按照模式一来设定的。

PWM的周期是就是由定时器的自动重装值和CNT计数频率决定的。而CNT的计数时钟是CK_PSC经分频器PSC得到，因此CNT的时钟就是CK_PSC/分频系数。这个分频系数在TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler确定。我设置的值是72，因此CNT的计数频率也就是CK_CNT的频率为1MHz。

下一步就是确定定时器自动重装值。因为CNT每自加到ARR寄存器的值时就会自动清零，当然前提是设定为为向上计数模式，而就是根据这个溢出事件来改变PWM的周期。所以PWM信号的频率由ARR的值来确定。我设置的值是1000-1，即TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;因此PWM的周期是1MHz/1000=1KHz。

接下来就要确定PWM的占空比了。因为CNT在自加到ARR值的过程中会不断和CRRX的值相比较，一旦二者相等就产生匹配事件，但要注意CNT不会理会这件事，它会继续++直到等于ARR。而CRRX的值我设定为400-1，那么占空比就随之确定为40%。

好了，下面就是库函数的配置了。

TIMER输出PWM实现步骤

1.       设置RCC时钟；

2.       设置GPIO；

3.       设置TIMx定时器的相关寄存器；

4.       设置TIMx定时器的PWM相关寄存器。

首先是main函数和全局变量申明，很简单，不作说明

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

TIM_OCInitTypeDef TimOCInitStructure;

int main(void)
{
  /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,
       this is done through SystemInit() function which is called from startup
       file (startup_stm32f10x_xx.s) before to branch to application main.
       To reconfigure the default setting of SystemInit() function, refer to
       system_stm32f10x.c file
     */    

  /* Add your application code here
     */

      rcc_cfg();
      gpio_cfg();
      tim2_cfg();
      pwm_cfg();
//  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
    /* Set PA8 and PD2 */
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_SET);
 
 delay();

    /* Reset PA8 and PD2 */
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, Bit_RESET);
 
    delay();
  }
}

下面是IO口的配置：

void gpio_cfg()
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

此处要注意的是PWM输出口要配置为复用推挽输出，原因我也不知道，反正照搬就是了。

下面是TIM配置函数，注释很清楚了，不作说明：

void tim2_cfg()
{
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

  TIM_DeInit(TIM2);
  TIM_InternalClockConfig(TIM2);
  //预分频系数为72，这样计数器时钟为72MHz/72 = 1MHz
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72;
  //设置时钟分割
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  //设置计数器模式为向上计数模式
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  //设置计数溢出大小，每计1000个数就产生一个更新事件
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
  //将配置应用到TIM2中
  TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

  //禁止ARR预装载缓冲器
  TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);
 
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIMx外设
}

接下来是关键的PWM的配置函数：

void pwm_cfg()

{

      //设置缺省值

       TIM_OCStructInit(&TimOCInitStructure);

       //PWM模式1输出

       TimOCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

       //设置占空比，占空比=(CCRx/ARR)*100%或(TIM_Pulse/TIM_Period)*100%

       TimOCInitStructure.TIM_Pulse = 400-1;

       //TIM输出比较极性高

       TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

       //使能输出状态

       TimOCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

       //TIM2的CH2输出

       TIM_OC2Init(TIM2, &TimOCInitStructure);

       //设置TIM2的PWM输出为使能

       TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);

}

stm32固件库的输出比较单元结构体与定时器的时基单元是分开定义的，而PWM模式只是输出比较结构体成员TimOCInitStructure.TIM_OCMode的一个取值，当把此结构体填充完后，还要映射到某个定时器，用TIM_OCXInit函数实现，我用了一个X，说明不止一个这样的函数，事实上，stm32的通用定时器都有四个通道，每个通道对应一个初始化函数，这里真够纠结的！最后还要使能该定时器的PWM输出功能，TIM_CtrlPWMOutputs（TIM2,ENABLE）函数要注意，是outputs而不是output，说明TIM2不止一个通道嘛！够复杂，够繁琐的！

下面是输出比较单元的结构体原型：

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;        /*!< Specifies the TIM mode.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_and_PWM_modes */

  uint16_t TIM_OutputState;   /*!< Specifies the TIM Output Compare state.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_state */

  uint16_t TIM_OutputNState;  /*!< Specifies the TIM complementary Output Compare state.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_N_state
                                   @note This parameter is valid only for TIM1 and TIM8. */

  uint16_t TIM_Pulse;         /*!< Specifies the pulse value to be loaded into the Capture Compare Register.
                                   This parameter can be a number between 0x0000 and 0xFFFF */

  uint16_t TIM_OCPolarity;    /*!< Specifies the output polarity.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_Polarity */

  uint16_t TIM_OCNPolarity;   /*!< Specifies the complementary output polarity.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_N_Polarity
                                   @note This parameter is valid only for TIM1 and TIM8. */

  uint16_t TIM_OCIdleState;   /*!< Specifies the TIM Output Compare pin state during Idle state.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_Idle_State
                                   @note This parameter is valid only for TIM1 and TIM8. */

  uint16_t TIM_OCNIdleState;  /*!< Specifies the TIM Output Compare pin state during Idle state.
                                   This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_N_Idle_State
                                   @note This parameter is valid only for TIM1 and TIM8. */
} TIM_OCInitTypeDef;

其中没有加色的成员是高级定时器才有的，通用定时器就不用管了。

这里还有个TimOCInitStructure.TIM_OCPolarity 成员需要注意，它有什么作用呢？在网上查的资料，如下图：

前面说到pwm有pwm1和pwm2两种模式，这两种模式只能控制到OCXREF为止，TIM_OCPolarity 能控制OC1是直接等于OCXREF，还是取反极性！OC1才是最终的PWM信号。

这里有个小插曲，我用示波器去测量PWM信号，发现信号居然是双极性的，然后改变TIM_OCPolarity ，再测，还是双极性，只是倒了个跟头。还真以为stm32单片机能输出两极性的PWM，后面把示波器改为直流档（之前用的是交流档），波形才从零电位一下纵向移上去。以后要注意！