STM32 定时器产生PWM彻底应用
这次学习STM32花了很长时间，一个礼拜多，也有颇多收获，学习过程也有颇多曲折。这次的任务是：用STM32的一个定时器在四个通道上产生四路频率可调占空比可调的PWM波。
看到这个题，我先看STM32的数据手册，把STM32的定时器手册看完就花了一天，但是看了一遍任然不知道所云，就看库函数，略有点理解，就想一哈把这个程序调出来，于是就花了一天多时间仿照网上别人的程序来写，花了一天多写出来调试，结果行不通，做了无用功，于是静下心来想想，还是一步一步的来。
我先用STM32的通用定时器用PWM模式产生四路相同占空比，不同频率的PWM波，配置如下：
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//使能TIM2时钟
TIM_InternalClockConfig(TIM2);//使用内部时钟
TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值
TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式
TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1799;//设置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_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_BaseInitStructure);
//通道1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//选择定时器模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
//通道2
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR2_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值
TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC2PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);
//通道3
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR3_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值
TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC3PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);
//通道4
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR4_Val;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值
TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC4PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);
用pwm模式输出的频率和占空比是固定的，不可调，要想输出频率可调，占空比可调，必须得使用比较输出模式。这点资料是在STM32全国巡回研讨会上看到的，如图：
所以，接下来我就写了一个程序通过输出比较模式产生一路PWM波，这个波的频率和占空比都由自己确定，函数配置如下：
TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3; //设置TIM时钟频率除数的预分频值(18M)
TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//选择计数器模式
TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=1800;//设置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_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;//设置时钟分割
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_BaseInitStructure);
//通道1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;//选择定时器模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;//选择输出比较状态
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Disable;//选择互补输出比较状态
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1_Val1;//设置了待装入捕获比较器的脉冲值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;//设置输出极性
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_Low;//设置互补输出极性
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Set;//选择空闲状态下得非工作状态
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset;//选择互补空闲状态下得非工作状态
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,ENABLE);
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_CC1,ENABLE);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1);
if(n==1)
{
n=0;
TIM_SetCompare1(TIM2,CCR1_Val2);
}
else
{
n=1;
TIM_SetCompare1(TIM2,CCR1_Val1);
}
}
通过改变比较寄存器（CCR1）中的值，改变PWM的占空比，在每次匹配中断中改变CCR1的值。上面程序实现的是产生一路频率为10K占空比为40%的PWM波。
有了上面的思想我就想产生四路不同频率不同占空比的PWM波，经过反复思考光配函数似乎不能实现，在网上去查了的，很多网友也说不能实现，有一个网友给了一个提示：软件模拟。刚开始没明白什么意思，于是还是自己继续配置库函数，在这个过程中一直有两个疑问：
每次中断中，CCR寄存器的值都在循环的增加，CCR的寄存器不可能是无限大吧？就算是无限大，计数器也不是无限大呀，他只能记到65535。初步确定使用匹配中断不行，我有想过同时使用溢出中断和匹配中断，但这样四路PWM波只能是固定的，频率和占空比不能调。大概说一下怎样用溢出中断和匹配中断实现四路固定的PWM波，把计数器寄存器（CNT）的值装最大周期的那个PWM波，当一次计数完成算一下三路小点周期数，在匹配中断中对应的设个变量，CCR就改变几次，溢出中断来了就再次给计数器装初值，同时四个比较寄存器从装初值，这样很麻烦，理论上可以实现，但我考虑到最终不能实现我的要求，就没有去验证。所以产生四路频率可调占空比可调，用一个定时器似乎不能实现，就一直卡到这里，我又在想飞哥说能实现，就肯定能实现，我又在网上找资料，还是没找到，只是有人题四路，软模拟，于是我就思考用软模拟实现，最后在一个师兄的指点下，确实用软件模拟一个中间比较寄存器能实现，思路大概是这样子的，首先让比较寄存器装满，也就是最大值（65535），然后通过改变模拟比较寄存器的值，每次匹配中断只需把模拟比较寄存器的值去比较就行，具体方案看程序。
unsigned char Cnt[4]; //一个数组，这个数组的每个元素对应一个通道，用来判断装PWM得高电平还是低电平数
unsigned int T[4];//周期数组
unsigned int R[4];//模拟的比较寄存器数组，一样的每个通道对应一个数组元素
unsigned int Rh[4];[url=]//[/url]模拟的PWM高电平比较寄存器
unsigned int Rl[4]; //模拟的PWM低电平比较寄存器
unsigned char F[4];//占空比数组
unsigned int CCR1,CCR2,CCR3,CCR4;
void Init(void)
{
unsigned char i = 0;
for(i = 0; i < 4; i++)
{
Cnt= 0;
T = 0;
R = 0;
Rh = 0;
Rl = 0;
F = 0;
}
//t的范围为（0~65536）
T[0] = 450; //F=40K
T[1] = 600; //F=30K
T[2] = 900; //F=20K
T[3] = 1800; //F=10K
//F(占空比)的范围为（0~100）
F[0] = 40;
F[1] = 30;
F[2] = 20;
F[3] = 10;
for(i = 0; i < 4; i++)
{
Rh = (T * F) / 100;
Rl = T - Rh;
}
R[0] = Rl[0];
R[1] = Rl[1];
R[2] = Rl[2];
R[3] = Rl[3];
CCR1 = R[0];
CCR2 = R[1];
CCR3 = R[2];
CCR4 = R[3];
}
对应的数组初始化
void RCC_Configuration(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
}
时钟配置
void GPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//Key1 PA0 Key3 PA8
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//Key2 PC13
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
//Key PD3
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
//TIM3 CH1 CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//TIM3 CH3 CH4
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
管脚配置
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
#ifdef VECT_TAB_RAM
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM,0x0);
#else
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x0);
#endif
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
中断配置
void TIM_Configuration(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_InternalClockConfig(TIM3);
TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler=3;//4分频，18M
TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
TIM_BaseInitStructure.TIM_Period=65535;
TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision=0;
TIM_BaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_BaseInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;
TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Disable);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC1);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR2;
TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Disable);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC2);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR3;
TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Disable);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC3);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_Toggle;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=CCR4;
TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Disable);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC4);
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3|TIM_IT_CC4,ENABLE);
}
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC1)!=RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC1);
Cnt[0]=(~Cnt[0])&0x01;
if(Cnt[0]==0x01)
R[0]+=Rl[0];
else
R[0] += Rh[0];
if(R[0]>65535)
R[0]=R[0]-65535;
CCR1=R[0];
TIM_SetCompare1(TIM3,CCR1);
}
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC2)!=RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC2);
Cnt[1]=(~Cnt[1])&0x01;
if(Cnt[1]==0x01)
R[1]+=Rl[1];
else
R[1] += Rh[1];
if(R[1]>65535)
R[1]=R[1]-65535;
CCR2=R[1];
TIM_SetCompare2(TIM3,CCR2);
}
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC3)!=RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC3);
Cnt[2]=(~Cnt[2])&0x01;
if(Cnt[2]==0x01)
R[2]+=Rl[2];
else
R[2] += Rh[2];
if(R[2]>65535)
R[2]=R[2]-65535;
CCR3=R[2];
TIM_SetCompare3(TIM3,CCR3);
}
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC4)!=RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_CC4);
Cnt[3] = (~Cnt[3])&0x01;
if(Cnt[3]==0x01)
R[3]+=Rl[3];
else
R[3] += Rh[3];
if(R[3]>65535)
R[3]=R[3]-65535;
CCR4=R[3];
TIM_SetCompare4(TIM3,CCR4);
}
}
中断函数
发表于 2013-5-23 10:33:34
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