【GD32H757Z海棠派开发板使用手册】第六讲 TIMER_3路PWM输出实验

2024-12-13 来源：elecfans

6.1实验内容

通过本实验主要学习以下内容：

TIMER PWM输出原理
TIMER 定时中断

6.2实验原理

6.2.1IO口设置

本例程中，使用TIMER0输出前三个通道的占空比，这三个通道分别为PA8、PA9和PA10，从datasheet中我们可以看到这三个引脚的定义：

所以需要将这三个引脚配置为AF模式并选择正确的AF号：

6.2.2TIMER输出PWM原理

TIMER计数方式有两种：边沿计数和中央计数，其中边沿计数分为向上计数和向下计数。

在向上计数模式下，需要配置TIMER的重载值，当TIMER开始工作后，计数值从0开始递增，当达到重载值后计数值变为0重新开始计数；

向下计数模式和向上模式类似，只是计数值是递减的，减到0后从重载数重新计数；

中央对齐模式的计数模式为从0开始计递增到重载值，再从重载值递减到0，从“0到0”为一次计数周期。

在0和重载值之间，用户还可以设置一个比较值，PWM就是通过这个比较值来发出的，当计数值小于比较值时，IO口将会为高或者低，当计数值大于比较值时，IO将为输出为另一个电平，即低或高，当TIMER连续计数时，就呈现出PWM波形。比较值的大小将决定PWM的占空比。以下为TIMER输出PWM的示意图：

图中的OxCPRE为“输出极性”，为高时为有效电平，为低时是无效电平，用户可以设置通道口为有效电平时输出高电平或者输出低电平。比如，将PA8设置为高电平有效，那么当OxCPRE输出为高时，PA8输出高电平；如果设置PA8为低电平有效，那么当OxCPRE输出为高时，则PA8输出低电平。

本实验采用TIMER5进行定时中断，在中断中改变TIMER0前三个通道的占空比，使用示波器或逻辑分析仪，可以测量TIMER0前三个通道PA8、PA9和PA10的波形。也可以通过飞线的方式将三个IO口分别接到红绿蓝三种不同颜色灯珠上，实现RGB彩灯的效果。

6.3硬件设计

TIMER0的前三个通道分别为PA8、PA9和PA10，读者直接对开发板上引出的排针进行测试即可。

6.4代码解析

本例程使用了两个TIMER，其中TIMER5用来产生30ms的周期性中断，在TIMER5的中断中，对TIMER0的三个通道占空比进行调整，从而实现占空比可变的效果。

6.4.1主函数代码解析

主函数代码如下所示，主要包括串口初始化、LED初始化、RGB灯珠初始化（即timer0的三个通道初始化）、timer驱动初始化（该timer用于调整RGB灯珠PWM驱动时间）。

C++
int main(void)
{
//延时和公共驱动部分初始化
driver_init();
//打印串口初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);
//初始化LED组
bsp_led_group_init();
bsp_led_on(&LED2);
bsp_led_off(&LED1);
bsp_rgb_init(1000000,10);//
//注册rgb_switch函数到timer定时中断的回调函数
TIMER_INT.timer_updata_callback=rgb_switch;
//初始化定时器，默认计数器频率100K,周期值3000,中断频率100K/3000= 33HZ（30ms）
bsp_timer_init(1000000,100);//
printf_log('rn RGB breathing lamprn');
while(1)
{

}
}

6.4.2RGB灯珠初始化函数解析

RGB灯珠初始化函数如下，在此定义了RGB_TIMER_R、RGB_TIMER_G、RGB_TIMER_B三个灯的控制结构体，并通过timer驱动进行配置。

C++
/* 定义注册RGB对应PWM通道 */
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_R,TIMER0,0,TIMER_CH_PWM_LOW,A,8,AF_PP,GPIO_AF_1);
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_G,TIMER0,1,TIMER_CH_PWM_LOW,A,9,AF_PP,GPIO_AF_1);
TIMER_CH_DEF(RGB_TIMER_B,TIMER0,2,TIMER_CH_PWM_LOW,A,10,AF_PP,GPIO_AF_1);

/*!
* 说明 RGB初始化
* 输入[1] counter_frequency 计数器频率
* 输入[2] period 周期值
* 返回值无
*/
void bsp_rgb_init(uint32_t counter_frequency,uint16_t period)
{
driver_timer_multi_channel_init(&RGB_TIMER_R,&RGB_TIMER_G,&RGB_TIMER_B,NULL,counter_frequency,period);
driver_timer_pwm_on(&RGB_TIMER_R);
driver_timer_pwm_on(&RGB_TIMER_G);

6.4.3基础定时器初始化及中断处理函数

基础定时器初始化配置代码如下，在此用一个定时器TIMER5，并使能了其溢出中断。该定时器用于控制RGB PWM输出时间。

C
/* 注册定义定时器中断使用的timer */
TIMER_BASE_DEF(TIMER_INT,TIMER5);
/*!
* 说明定时器中断初始化
* 输入[1] counter_frequency：计数器频率值
* 输入[2] period：周期值
* 返回值无
*/
void bsp_timer_init(uint32_t counter_frequency,uint16_t period)
{
driver_timer_base_int_init(&TIMER_INT,counter_frequency,period);
nvic_irq_enable(TIMER5_DAC_UDR_IRQn,0,0);
}

其中断回调函数如下，通过该函数定时调整RGB三路PWM的占空比。

C
/*!
* 说明定时器中断服务函数
* 输入[1] 无
* 返回值无
*/
void TIMER5_DAC_UDR_IRQHandler(void)
{
driver_timer_updata_int_handler(&TIMER_INT);
}

/*!
* 说明 RGB占空比切换函数（TIMER定时中断回调）
* 输入无
* 输出无
* 返回值无
*/
void rgb_switch(void)
{
static uint8_t r_duty=0,g_duty=0,b_duty=0;
//每轮中断依次调整rgb占空比，将全部组合遍历
bsp_rgb_duty_set(r_duty,g_duty,b_duty);
b_duty+=5;
if(b_duty>100)
{
b_duty=0;
g_duty+=5;
if(g_duty>100)
{
g_duty=0;
r_duty+=5;
if(r_duty>100)
{
r_duty=0;
bsp_led_toggle(&LED2);
bsp_led_toggle(&LED1);
}
}
}
}

6.5实验结果

将本例程代码下载到海棠派开发板中，使用示波器测量PA8、PA9、PA10上，可以看到三个通道输出PWM波，且占空比会周期性的变化。

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GD32H757Z 海棠派开发板 TIMER PWM输出

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