江协科技STM32：TIM输出比较

news2025/1/16 20:03:55

输出比较模块的主要功能：输出一定频率和占空比的PWM波形

CC是捕获比较的意思,R是Register，寄存器的意思，CCR捕获比较寄存器它是输入捕获和输出比较共用的

当使用输入捕获，它就是捕获寄存器

当使用输出比较，它就是比较寄存器，在这里，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或等于CCR时，图上就会，然后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

主要学习通用定时器的输出比较功能

输出比较就是用来输出PWM波形，那什么是PWM波形呢

PWM是数字信号，也是由高低电平组成的

使用PWM波形，是用来等效地实现一个模拟信号到输出，也就是控制灯的亮度，数字输出端口控制LED，理论上说，应该只有完全亮和完全灭灭两种状态，怎么实现控制亮度大小呢，那就需要PWM波形实现，我们让LED不断点亮，熄灭，点亮，熄灭，当点亮，熄灭到频率足够大时，LED就不会闪烁，而是呈现出一个中等亮度

当我们调控点亮和熄灭的时间比例时，就能让LED呈现出不同的亮度级别

对于电机调速也是一样，我们以一个很快的频率，给电机通电，断电，通电，断电，电机的速度就能维持在一个中等的速度

这就是PWM的基本思想

当然PWM到应用场景必须是一个惯性系统，就是说LED在熄灭的时候，由于余晖和人眼视觉暂留的现象，LED不会立马被熄灭，而是有一定的惯性，过一小段时间才会熄灭，电机也是，，当电机断电时，电机的转动不会立马停止，而是有一定的惯性，过一会才停，这样具有惯性的系统，才能使用PWM

在使用PWM时有几个重要的参数：

第一个频率，TS代表一个高低电平变换周期的时间，PWM的频率越快，那它等效模拟的信号就越平稳，性能开销也会越大，一般来说PWM的频率都在几K到几十KHz

第二个占空比，TON是高电平到时间，TS是一个周期的时间，TON/TS就是高电平时间相对整个周期时间的比例，一般用百分比来表示

比如占空比为50％，那就是高低电平时间相等的方波

占空比为20%，那就是高电平占20％，低电平占80％

占空比100％，那就是高电平不带变的

占空比0％，那就直接是低电平

这就是占空比

占空比决定了PWM等效出来的模拟电压的大小。占空比越大，那等效的模拟电压就越趋近于高电平，占空比越小，那等效的模拟电压就越趋近于低电平，这个等效关系一般来说是线性的，比如高电平5V,低电平0v，那50%占空比就等效中间电压就是2.5V，20％占空比就等效于，五分之一处的电压，就是1V

第三个分辨率，它等于占空比变化步距

比如有的占空比只能是1%,2%,3%等等，这样以1％的步距跳变，那它的分辨率就是1％

如果是1.1%,1.2,1.3等等这样以0.1％的步距跳变，那它的分辨率就是0.1％

所以这个分辨率就是占空比变化的精细程度，分辨率多高，看你的项目需求，如果是高频率，又要高分辨率，这对硬件电路要求就高了，如果要求不高的话，一般都是1％的分辨率，就够用了

这就是PWM知识点，使用PWM波形，就可以在数字系统等效输出模拟量，就能实现LED控制亮度，电机控速灯功能了

那下面就来分析一下，定时器的输出比较模块是怎么输出PWM波形的

它对应下图这里

左边是CNT和XCR比较的结果，右边就是输出比较电路，最后通过TIM_CH1输出到GPIO引脚上

下面还有三个同样的单元，分别输出到CH2，CH3,CH4

第一个模式是冻结，当CNT=CCR时维持原状态，那CCR和CNT就根本没有用，所以可以理解成CNT和CCR无效，REF保持为原状态，当你正在输出PWM波,突然想暂停一会输出，就可以设置成这个模式，一旦切换为冻结模式后，输出就暂停了

，并且高低电平也维持为暂停时刻的状态，保持不变，这就是冻结模式的作用

这几个有效电平和无效电平，一般是高级定时器里面的一个说法，是和关断，刹车这些功能配合表述的，为了理解方便，可以直接认为，置有效电平就是置高电平，置无效电平就是置低电平

这三个模式就可以用作波形输出了

比如电平反转模式，这个可方便地输出一个频率可调，占空比始终为50％的PWM波形

比如你设置CCR为0，那CNT每次更新清0时，就会产生一次CNT=CRR的事件，这就会导致输出电平翻转一次，每更新两次，输出为一个周期，并且高电平和低电平的时间是始终相等的，也就是占空比始终为50％，当你改变定时器的更新频率时，输出波形的频率也会随之改变，它俩的关系是，输出波形的频率＝更新频率/2，因为更新两次输出才为一个周期，这就是匹配时电平翻转模式的用途