文章目录
- 一、PWM驱动LED呼吸灯
- 1、打通PWM通路
- 2、PWM.c
- TIM外设对应的库函数
- 参考手册AFIO引脚重映射表
- 3、main.c
- 二、PWM驱动舵机
- 1、PWM.c
- 2、main.c
- 3、Servo.c
- 三、PWM驱动直流电机
- 1、Motor.c
- 2、PWM.c
- 3、main.c
一、PWM驱动LED呼吸灯
1、打通PWM通路
打通PWM通路,第一步,RCC开启时钟,把要用的TIM外设和GPIO外设的时钟打开,第二步,配置时基单元,包括这之前的时钟源选择,第三步,配置输出比较单元,包括CCR的值、输出比较模式、极性选择、输出使能,在库函数里用结构体统一配置,第四步,配置GPIO,把PWM对应的GPIO口,初始化为复用推挽输出的配置,第五步,运行控制,启动计数器
2、PWM.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:PWM初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO重映射*/
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //开启AFIO的时钟,重映射必须先开启AFIO的时钟
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE); //将TIM2的引脚部分重映射,具体的映射方案需查看参考手册
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE); //将JTAG引脚失能,作为普通GPIO引脚使用
//如果想让PA15、PB3、PB4三个引脚当做GPIO来使用,加第一句和第三句,先打开AFIO时钟,再用AFIO将JTAG复用解除掉
//如果想重映射定时器或其他外设的复用引脚,加一二,先打开AFIO时钟,再用AFIO重映射外设复用的引脚,如果重映射的引脚正好是调试端口,一二三都加
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
//复用推挽输出,因为对于普通的开漏/推挽输出,引脚的控制权来源于输出数据寄存器,如果想让定时器控制引脚
//需要用复用开漏/推挽输出的模式,输出数据寄存器被断开,输出控制权转移给片上外设,这里则连接TIM2的CH1通道
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA0引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式,选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC1Init,配置TIM2的输出比较通道1
//为什么PA0口对应OC1?因为CH1对应TIM2的OC1,PA0对应CH1,同理如果用TIM2的CH2,只能在PA1端口输出,
//复用时查看引脚定义的默认复用功能和重定义功能,如果有重映射可以挪,配置重映射用AFIO
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
}
/**
* 函 数:PWM设置CCR
* 参 数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100
* 返 回 值:无
* 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比
* 占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare1(TIM2, Compare); //单独设置CCR1的值
}
计算得出CCR、ARR、PSC的值
TIM外设对应的库函数
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
//配置输出比较模块,第一个参数选择定时器,第二个结构体是输出比较的参数
void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
//用来给输出比较结构体赋一个默认值
void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
//配置强制输出模式,如果在运行中相暂停输出波形并且强制输出高或低电平可以用,因为强制输出高电平和设置100%占空比一样所以用的不多
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
//配置CCR寄存器的预装功能(写入的值不会立即生效,而是在更新事件时才会生效),一般可以不用
void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
//配置快速使能,用得不多
void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
//外部事件时清除REF信号,不用掌握
void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);
void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
//单独设置输出比较的极性,带N就是高级定时器里互补通道的配置,OC4没有互补通道所以没有OC4N的函数
//这里和结构体初始化的函数里都可以设置极性,作用一样,只不过结构体是一起初始化,这里单独一个函数进行修改
//一般来说,结构体里的参数,都会有个单独的函数可以进行修改
void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);
//单独修改输出使能参数
void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);
//选择输出比较模式,用来单独更改输出比较模式的函数
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);
//单独更改CCR寄存器值的函数,更改占空比用到这四个函数
void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
//仅高级定时器使用,在使用高级定时器输出PWM时,需要调用这个函数使能主输出,否则PWM不能正常输出
参考手册AFIO引脚重映射表
图中可以看出TIM2部分重映射方式1或者完全重映射都可以把PA0改成PA15,但是下图中PA15没加粗,上电后默认复用为调试端口JTDI,如果想让他作为普通GPIO或者复用定时器的通道,需要先关闭调试端口的复用
3、main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
uint8_t i; //定义for循环的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
PWM_Init(); //PWM初始化
while (1)
{
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(i); //依次将定时器的CCR寄存器设置为0~100,PWM占空比逐渐增大,LED逐渐变亮
Delay_ms(10); //延时10ms
}
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(100 - i); //依次将定时器的CCR寄存器设置为100~0,PWM占空比逐渐减小,LED逐渐变暗
Delay_ms(10); //延时10ms
}
}
}
二、PWM驱动舵机
1、PWM.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:PWM初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA1引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式,选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC2Init,配置TIM2的输出比较通道2
//同一个定时器不同通道输出PWM的特点
//对于同一个定时器的不同通道输出的PWM,因为不同通道共用一个计数器,频率一样,占空比由各自CCR决定,
//相位由于计数器更新,所有PWM同时跳变,相位同步
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
}
/**
* 函 数:PWM设置CCR
* 参 数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100
* 返 回 值:无
* 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比
* 占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*/
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare2(TIM2, Compare); //设置CCR2的值
}
2、main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收键码的变量
float Angle; //定义角度变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Servo_Init(); //舵机初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Angle:"); //1行1列显示字符串Angle:
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
Angle += 30; //角度变量自增30
if (Angle > 180) //角度变量超过180后
{
Angle = 0; //角度变量归零
}
}
Servo_SetAngle(Angle); //设置舵机的角度为角度变量
OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3); //OLED显示角度变量
}
}
3、Servo.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM.h"
/**
* 函 数:舵机初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Servo_Init(void)
{
PWM_Init(); //初始化舵机的底层PWM
}
/**
* 函 数:舵机设置角度
* 参 数:Angle 要设置的舵机角度,范围:0~180
* 返 回 值:无
*/
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500); //设置占空比
//将角度线性变换,对应到舵机要求的占空比范围上
}
0度对应500,180度对应2500,中间2000,按比例缩放再加500的偏移量,就是角度对应的映射
三、PWM驱动直流电机
1、Motor.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM.h"
/**
* 函 数:直流电机初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Motor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4和PA5引脚初始化为推挽输出
PWM_Init(); //初始化直流电机的底层PWM
}
/**
* 函 数:直流电机设置速度
* 参 数:Speed 要设置的速度,范围:-100~100
* 返 回 值:无
*/
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
if (Speed >= 0) //如果设置正转的速度值
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); //PA4置高电平
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); //PA5置低电平,设置方向为正转
PWM_SetCompare3(Speed); //PWM设置为速度值
}
else //否则,即设置反转的速度值
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); //PA4置低电平
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); //PA5置高电平,设置方向为反转
PWM_SetCompare3(-Speed); //PWM设置为负的速度值,因为此时速度值为负数,而PWM只能给正数
}
}
2、PWM.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
* 函 数:PWM初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA2引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式
/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //计数周期,即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1; //预分频器,即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器,高级定时器才会用到
//如果频率太小,电机会发出蜂鸣器的响声,在堵转时很明显,因为电机里也是线圈和磁铁,所以在PWM的驱动下会发出蜂鸣器的声音
//加大PWM频率,当PWM足够大时超出人儿范围就听不到了,人耳听到声音的频率范围是20Hz-20KHz
//减小预分频器不影响占空比
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //输出比较模式,选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //初始的CCR值
TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); //将结构体变量交给TIM_OC3Init,配置TIM2的输出比较通道3
/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2,定时器开始运行
}
/**
* 函 数:PWM设置CCR
* 参 数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100
* 返 回 值:无
* 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比
* 占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*/
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare3(TIM2, Compare); //设置CCR3的值
}
3、main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
int8_t Speed; //定义速度变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Motor_Init(); //直流电机初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Speed:"); //1行1列显示字符串Speed:
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
Speed += 20; //速度变量自增20
if (Speed > 100) //速度变量超过100后
{
Speed = -100; //速度变量变为-100
//此操作会让电机旋转方向突然改变,可能会因供电不足而导致单片机复位
//若出现了此现象,则应避免使用这样的操作
}
}
Motor_SetSpeed(Speed); //设置直流电机的速度为速度变量
OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3); //OLED显示速度变量
}
}