PWM输出实验

news2024/12/26 13:39:33

实验内容

使用TIM3来产生PWM输出
使用TIM3的通道2，把通道2重映射到PB5.产生PWM来控制DS0的亮度。

PWM简介

脉冲宽度调制（PWM），简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种有效方法。

脉冲波：
脉冲周期（T），单位是时间，比如纳秒（ns）、微妙（μs）、毫秒（ms）等；

脉冲频率（f），单位是赫兹（Hz）、千赫兹（kHz）等，与脉冲周期成倒数关系，f=1/T；

脉冲宽度（W），简称“脉宽”，是脉冲高电平持续的时间。单位是时间，比如纳秒（ns）、微妙（μs）、毫秒（ms）等；

占空比（D），脉宽除以脉冲周期的值，百分数表示，比如50%。也常有小数或分数表示的，比如0.5或1/2。
在这里插入图片描述
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STM32 的定时器除了 TIM6 和 7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4路的 PWM 输出，这样，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出！这里我们仅利用 TIM3的CH2 产生一路PWM 输出。

寄存器

捕捉/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）

TIMx_CCMR1控制CH1和2，TIMx_CCMR2控制CH3和4

将寄存器分为两层，上面一层对应输出而下面一层对应输入。模式设置为OCxM由3位组成，总共可以配置成7种模式，我们使用的是PWM模式，这3位必须设置为110/111。这两种PWM模式的区别就是输出电平的极性相反。

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捕捉/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

该寄存器控制各个输入输出通道的开关。该寄存器比较简单，我们这里只用到了 CC2E 位，该位是输入/捕获 2 输出使能位，要想PWM 从 IO 口输出，这个位必须设置为 1，所以我们需要设置该位为 1。

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捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

寄存器总共有4 个，对应4 个输通道CH1~4。因为这 4 个寄存器都差不多，在输出模式下，该寄存器的值与 CNT 的值比较，根据比较结果产生相应动作。利用这点，我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制 PWM 的输出脉宽了。

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重映射

我们要利用TIM3 的CH2 输出PWM 来控制DS0 的亮度，但是TIM3_CH2 默认是接在PA7上面的，而我们的 DS0 接在 PB5 上面，如果普通 MCU，可能就只能用飞线把 PA7 飞到 PB5上来实现了，不过，我们用的是 STM32，它比较高级，可以通过重映射功能，把 TIM3_CH2映射到PB5 上。

STM32 的重映射控制是由复用重映射和调试 IO 配置寄存器（AFIO_MAPR）控制的，我们这里用到的是TIM3 的重映射，TIM3_REMAP 是由[11:10]这2 个位控制的。
在这里插入图片描述
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默认条件下，TIM3_REMAP[1:0]为 00，是没有重映射的，所以 TIM3_CH1~TIM3_CH4 分别是接在 PA6、PA7、PB0 和 PB1 上的，而我们想让 TIM3_CH2 映射到 PB5 上，则需要设置TIM3_REMAP[1:0]=10，即部分重映射，这里需要注意，此时TIM3_CH1 也被映射到PB4 上了。

步骤

1）开启TIM3 时钟以及复用功能时钟，配置PB5 为复用输出。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器 3 时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //复用时钟使能

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出

2）设置TIM3_CH2 重映射到PB5 上。

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)；

第一个入口参数可以理解为设置重映射的类型，比如TIM3 部分重映射入口参数为 GPIO_PartialRemap_TIM3,直接使用设置好的定义就行，部分重映射模式

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3）初始化TIM3,设置TIM3 的ARR 和PSC。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx 的

4）设置TIM3_CH2 的PWM 模式，使能TIM3 的CH2 输出。

void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；

typedef struct 
{
      uint16_t TIM_OCMode; //设置模式是PWM 还是输出比较，这里我们是PWM 模式
      uint16_t TIM_OutputState; //设置比较输出使能，也就是使能PWM 输出到端口
      uint16_t TIM_OutputNState; //设置极性是高还是低
      uint16_t TIM_Pulse; //高级定时器功能
      uint16_t TIM_OCPolarity; 
      uint16_t TIM_OCNPolarity;
      uint16_t TIM_OCIdleState; 
      uint16_t TIM_OCNIdleState; 
} TIM_OCInitTypeDef; 

TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure; 
TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure; 
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高 
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //初始化TIM3 OC2

5)使能TIM3。

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能 TIM3

6)修改TIM3_CCR2 来控制占空比。

void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；

main.c

#include"led.h"
#include"pwm.h"
#include"delay.h"
int main()
{
	u16 led0pwmval=0;
	u8 dir=1;	
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
 	PWM_Init(899,0);	 //不分频。PWM频率=72000000/900=80Khz
   	while(1)
	{
 		delay_ms(10);	 
		if(dir)led0pwmval++;
		else led0pwmval--;

 		if(led0pwmval>300)dir=0;
		if(led0pwmval==0)dir=1;										 
		TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval);	//控制占空比	   
	}	 
}

pwm.h

#ifndef PWM_H_
#define PWM_H_

#include"stm32f10x_tim.h"
void PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif

pwm.c

#include"pwm.h"

void PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使能定时器3时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//复用时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能PB端口时钟
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;				 //LED0-->PB.5 端口配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		 //复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOB.5
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);						 //PB.5 输出高
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//TIM3部分重映射
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	//定时器TIM3初始化
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//设置PWM模式
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure; 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择PWM 模式2 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性高 
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //初始化TIM3 OC2 
	
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能预装载寄存器 
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能TIM3
}

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