STM32之定时器PWM

1.TIM定时器

简介

  • TIM（Timer）定时器
  • 定时器可以对输入的时钟进行计数，并在计数值达到设定值时触发中断
  • 16位计数器、预分频器、自动重装寄存器的计时单元，在72MHz计数时钟下可以实现最大59.65s的定时（STM32支持级联的功能，即将输出接入下一个的输入）
  • 不仅具备基本定时中断功能，而且包含内外时钟选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等多种功能
  • 根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型

定时器类型

类型 编号 总线 功能
高级定时器 TIM1、TIM8 APB2 拥有通用定时器全部功能，并额外具有重复计数器、死区生成、互补输出、刹车输入等功能（这些功能主要用于三相无刷电机驱动）
通用定时器 TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 APB1 拥有基本定时全部功能，并额外具有内外时钟源选择、输入捕获、输出比较、编码器接口、主从触发模式等功能
基本定时器 TIM6、TIM7 APB1 拥有定时中断、主模式触发DAC的功能

STM32F103C8T6定时器资源：TIM1、TIM2、TIM3、TIM4

基本定时器框图

image.png

  • PSC预分频器：对输入频率分频【 输出频率 = 输入频率 / （预分频数 + 1）】（预分频器是16位的，最大值为65535，即65536分频） 预分频数（PSC）
  • CNT计数器：对分频后的计数时钟进行计数，对上升沿计数，计数达到目标值时自动清零
  • 自动重装载寄存器：放计数器的目标值（ARR）

计数模式

  • 向上计数模式：计数器自增，达到重装值，清零同时申请中断，然后开始下一轮，依次循环
  • 向下计数模式：计数器从重装值开始自减，达到零，回到重装值同时申请中断，然后开始下一轮，依次循环
  • 中央对齐计数模式：计数器从零开始自增，达到重装值同时申请中断，然后开始自减，达到零，然后开始下一轮，依次循环

Tout（溢出时间）=（ARR+1)(PSC+1)/Tclk Tclk为输入时间

CK_CNT_OV (计时器溢出频率) = CK_PSC /(ARR+1)(PSC+1)

定时器中断代码

timer.c

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#include "timer.h"
 	 
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//时钟使能
	
	//定时器TIM3初始化
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //在下一个更新事件填入装载值	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频数
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割：TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //设置向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化
 
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能TIM3指定的中断

	//中断优先级NVIC设置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //响应优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能IRQ通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3					 
}
//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断是否发生
		{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除标志位
		//中断程序
		}
}

timer.h

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#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
 
#endif

main.c

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TIM3_Int_Init(1000,71);

步骤

① 能定时器时钟。

​ RCC_APB1PeriphClockCmd();

② 初始化定时器，配置ARR,PSC。

TIM_TimeBaseInit();

③开启定时器中断，配置NVIC。

void TIM_ITConfig();

NVIC_Init();

④ 使能定时器。

TIM_Cmd();

⑥ 编写中断服务函数。

TIMx_IRQHandler();

2.PWM输出

简介

PWM，英文名Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%.

输出波形示例

原理

输出原理图

输出原理图

如图为向上计数:
定时器重装载值为ARR,比较值CCRx
t时刻对计数器值和比较值进行比较
如果计数器值小于CCRx值,输出低电平
如果计数器值大于CCRx值,输出高电平

PWM的周期
定时器从0开始向上计数
当0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平
t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平
当TIMx_CNT值达到ARR时,定时器溢出,重新向上计数…循环此过程
至此一个PWM周期完成

影响因素
ARR : 决定PWM周期(在时钟频率一定的情况下,当前为默认内部时钟CK_INT)
CCRx : 决定PWM占空比(高低电平所占整个周期比例)

PWM模式1或模式2

总结:
模式1:
CNTCCR为无效电平 //(OC1REF = 0)
模式2:
CNTCCR为有效电平 //(OC1REF = 1)
CC1P:
0:高电平有效
1:低电平有效

代码使用

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//TIM3 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH2->PB5    
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形	GPIOB.5
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	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TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式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:TIM输出比较极性高
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
 
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
}

main.c

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TIM3_PWM_Init(600,71);	 //PWM频率=72000000/71=1000Khz
   	while(1)
	{
 			 
	}

//改变CCRx值
TIM_SetCompare2(TIM3,100);