STM32 cubeMX 呼吸灯实验

news2025/1/20 5:59:51

文章代码使用 HAL 库。

文章目录

一、1.PWM原理
二、LED 原理图
三、使用cubemx 配置 led
四、PWM 相关函数
五、PWM占空比占空比计算
六、PWM 呼吸灯重要代码
总结

呼吸灯

一、1.PWM原理

PWM全称为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），是一种常用的调制技术。它通过改变信号脉冲的宽度来控制电路或装置的输出功率或电压。

在PWM中，周期性的方波信号被产生，其中脉冲的宽度是可变的，而脉冲的频率是固定的。通常，PWM信号的周期称为周期时间，而脉冲的占空比则是脉冲宽度与周期时间之间的比值。

PWM信号可用于控制电机速度、调节LED的亮度、产生模拟信号等各种应用。通过改变PWM信号的占空比，可以在时间上控制输出信号的强度或控制设备的工作时间比。

周期：PWM周期（Pulse Width Modulation period）指的是PWM信号一个完整的周期的时间长度。在PWM信号中，周期是指一个完整的脉冲周期，包括脉冲的高电平和低电平部分。

计算公式：(定时器预分频系数 + 1) * (重装载值 + 1) / 时钟主频

占空比：

占空比通常用百分比或比例表示，可以取值在 0% 到 100% 之间，或是 0 到 1 之间。占空比为 0% 表示PWM 信号全为低电平，占空比为 100% 表示 PWM 信号全为高电平。一般而言，占空比决定了 PWM信号中高电平的时间长度，从而控制到达被驱动装置的电源的平均电压水平。

对于直流电机或LED等装置，常用 PWM 控制来调节速度或亮度。例如，在 50% 的占空比下，PWM 信号在一个周期内将有一半的时间为高电平，一半的时间为低电平，这将导致电机转速或灯光亮度的降低。ARR（自动重载寄存器）增加占空比将增加高电平时间，减小占空比则减小高电平时间。

例子：在输出电压为10V的电路中，设置PWM占空比为40%，那么起始这个电路输出的实际电压是4V。

通常控制LED时只需要给一个高电平就可以控制那么下面是LED电平状态图使用PWM控制LED调节亮度的电平状态图.

在这里插入图片描述

二、LED 原理图

可以看到有4个led。其中 LED2 接到了PB2引脚， LED3 接到了PB1引脚， LED4 接到了PB0引脚，所以我们需要配置对应 led 的 gpio 引脚为输出引脚。

在这里插入图片描述

三、使用cubemx 配置 led

在这里插入图片描述

四、PWM 相关函数

启动定时器PWM模式

HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

参数：

TIM_HandleTypeDef *htim`：指向 TIM_HandleTypeDef 结构体的指针，该结构体包含了定时器的配置和状态信息。
uint32_t Channel`：指定要启动 PWM 的通道。对于 STM32 定时器而言，可以有多个通道，每个通道可以独立地生成 PWM 信号。

设置占空比

__HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__);

参数：

HANDLE：是一个宏或变量，用于表示特定定时器的句柄。
CHANNEL：这是指定要操作的定时器通道。
COMPARE：这是要设置的比较值，用于比较寄存器的内容。

// 也可以使用 CCRx 比较寄存器设置占空比。
TIM3->CCR3 = 200;

// 也可以通过htim3.Instance->CCRx直接修改CCR的值
htim3.Instance->CCR3 = 200;

五、PWM占空比占空比计算

CCR（捕获/比较寄存器）/ ARR（自动重载寄存器） 100%*

如果 ARR(自动重载值) = 500时，当 CCR(比较寄存器值) = 100 则 占空比是 20%

六、PWM 呼吸灯重要代码

int pwm_value = 0;		// 占空比


// 开启 pwm 输出
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);


for(uint16_t i=1;i<500;i++)    // 通过循环逐渐改变CCR,进而改变占空比。
{
    htim3.Instance->CCR3 = i; 
    HAL_Delay(1);
}

for(uint16_t i=499;i>=1;i--)
{
    htim3.Instance->CCR3 = i;   // 通过htim3.Instance->CCRx直接修改CCR的值
    HAL_Delay(1);
}