ARM32开发--PWM与通用定时器

知不足而奋进·望远山而前行

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目录

文章目录

前言

学习目标

学习内容

PWM

pwm原理

需求

开发流程

初始化PWM

PWM占空比控制

main函数修改duty

输出通道

关心的内容

重要的关键词

周期

分频

占空比

总结

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前言

在微控制器开发中，理解和掌握PWM（脉宽调制）技术以及与定时器的关系是至关重要的。PWM技术可以广泛应用于工业自动化、电机控制、LED调光等领域，通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出。本文将介绍PWM原理、开发流程，以及如何通过定时器实现PWM功能。通过学习本文，您将掌握通用定时器开发流程，理解周期、分频系数、周期计数、分频计数等概念，以及掌握分频计数、周期计数和占空比的计算策略。

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学习目标

1. 理解PWM和定时器的关系
2. 掌握通用定时器开发流程
3. 理解周期，分频系数，周期计数，分频计数。
4. 掌握分频计数、周期计数和占空比的计算策略

学习内容

PWM

PWM全称是脉宽调制（Pulse Width Modulation），是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出的技术。PWM技术在工业自动化、电机控制、LED调光等领域广泛应用。

PWM是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，它通过改变信号的占空比来控制输出的电平。

在ARM32系列芯片中，PWM输出的频率和占空比可以由程序控制，因此可以用来控制各种电机、灯光和其他设备的亮度、速度等参。

在ARM32系列芯片中，PWM的调制是通过Timer来实现的。PWM与引脚相关，除了基本定时器以外，其他类型的Timer都可以作为PWM来进行使用。

pwm原理

CHxCV是输入捕获和输出比较寄存器

需求

以PD14对应的LED4为例，我们做一个呼吸灯的效果。

我们采用TIMER3CH2进行实现：

开发流程

1. 添加Timer依赖
2. 初始化PWM
3. PWM占空比控制

初始化PWM

#define	PRESCALER	10		    // [1, 65536]
#define	FREQ		1000		// 1000Hz// 保证分母 (FREQ * PRESCALER) >= 2564
#define PERIOD 				SystemCoreClock / (FREQ * PRESCALER)// TIMER3_CH2
static void Timer_config() {// 通用定时器// GPIO PD14 =================================================================rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD);gpio_mode_set(GPIOD, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_14);gpio_output_options_set(GPIOD, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_14);gpio_af_set(GPIOD, GPIO_AF_2, GPIO_PIN_14);// TIMER3C0 =================================================================// 初始化定时器配置rcu_periph_clock_enable(RCU_PERIPH);timer_deinit(TIMER_PERIPH);// 升级频率rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);// 初始化参数timer_parameter_struct initpara;/* initialize TIMER init parameter struct */timer_struct_para_init(&initpara);/* 根据需要配置值 */initpara.prescaler = PRESCALER - 1;	// 分频系数 （可以实现更低的timer频率）// 1个周期的计数(period Max: 65535) Freq > 2564initpara.period		 = PERIOD - 1;/* initialize TIMER counter */timer_init(TIMER_PERIPH, &initpara);// TIMER通道输出配置timer_oc_parameter_struct ocpara;/* 初始化结构体参数 initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);/* 启用TM1 CH0的OP极（正极） */ocpara.outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_ENABLE;/* 配置输出参数configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(TIMER_PERIPH, TIMER_CH, &ocpara);/* 配置通达输出比较模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(TIMER_PERIPH, TIMER_CH, TIMER_OC_MODE_PWM0);/* 设置通道输出脉冲值 （修改占空比） configure TIMER channel output pulse value */timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER_PERIPH, TIMER_CH, (PERIOD - 1) * 1.0f);/* enable a TIMER */timer_enable(TIMER_PERIPH);
}

PWM占空比控制

void PWM_update(float duty) { // 0 -> 100if(duty > 100) {duty = 100;} else if (duty < 0) {duty = 0;}// pulse / (PERIOD - 1) == duty / 100;uint32_t pulse = (PERIOD - 1) * duty / 100.0f;/* 设置通道输出脉冲值 （修改占空比） configure TIMER channel output pulse value */timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER_PERIPH, TIMER_CH, pulse);}

main函数修改duty

int main(void)
{nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);systick_config();USART0_init();Timer_config();printf("Init Complete!\n");PWM_update(0);float duty = 0;int dir = 1;while(1) {// printf发送字符串// 0 -> (PERIOD - 1) -> 0 -> ....if(duty >= 100) {dir = -1;} else if(duty <= 0) {dir = 1;}duty += dir;PWM_update(duty);delay_1ms(10);}
}

输出通道

这里完整配置为多种：

void timer_channel_output_struct_para_init(timer_oc_parameter_struct *ocpara)
{/* initialize the channel output parameter struct member with the default value */ocpara->outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_DISABLE;ocpara->outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE;ocpara->ocpolarity   = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;ocpara->ocnpolarity  = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;ocpara->ocidlestate  = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;ocpara->ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;
}

我们具体的可以分为两类：

ocpara->outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_DISABLE;
ocpara->ocpolarity   = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
ocpara->ocidlestate  = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;

ocpara->outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE;
ocpara->ocnpolarity  = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;
ocpara->ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;

特别观察API，带N的为反向，带P的为正向。赋值的结果常量也是需要注意是否带N。

P和N的配置主要出现在互补PWM中，如果当前的Timer不是高级定时器，那么就不具备互补的功能，那么我们一律认为他是P类型，也就是设置P才有用。

通过设置outputstate 的 ENABLE来控制输出通道的开启。

关心的内容

• 哪个定时器
• 哪个引脚输出pwm
• 周期和分频系数

重要的关键词

周期

pwm中，一个周期就是一次高低电平的变化。

分频

将原来的活增加几倍时间干完。

占空比

1个周期内，高电平出现的比例。

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总结

本文详细介绍了PWM技术以及与定时器的关系，通过示例代码演示了在ARM32系列芯片中如何实现PWM功能。首先，我们了解了PWM技术是如何将数字信号转换为模拟信号，并通过改变占空比来控制输出电平的。接着，我们学习了开发流程，包括如何初始化PWM以及如何控制PWM占空比。最后，我们通过具体的代码示例演示了如何在实际开发中应用PWM技术，实现呼吸灯效果。通过本文的学习，相信您已经掌握了有关PWM和定时器的基本知识和开发技巧，希望本文能够对您的学习和开发有所帮助。