一。 PWM簡介
脈沖寬度調(diào)制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫,簡稱脈寬調(diào)制,是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點,就是對脈沖寬度的控制。
STM32 的定時器除了 TIM6 和 7。其他的定時器都可以用來產(chǎn)生 PWM 輸出。其中高級定時器 TIM1 和 TIM8 可以同時產(chǎn)生多達 7 路的 PWM 輸出。而通用定時器也能同時產(chǎn)生多達 4路的 PWM 輸出,這樣,STM32 最多可以同時產(chǎn)生 30 路 PWM 輸出。
這里我們僅利用TIM3的 CH2產(chǎn)生一路 PWM 輸出。
對于每個通道都有一個捕獲比較寄存器CCRx,CCRx中的值與計數(shù)器TIMx_CNT中的值進行比較。
PWM信號的周期由Arr的值以及計數(shù)器的頻率決定,占空比由CCRx中的值決定。
二。PWM模式
輸出模式控制器由CCMR1控制(以通道1為例)。
脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一個由TIMx_ARR寄存器確定頻率、由TIMx_CCRx寄存器確定占空比的信號。
PWM模式1:
不管向上計數(shù)還是向下計數(shù),只要計數(shù)值CNTCC1P位決定的,設(shè)置為0是高電平有效,設(shè)置為1是電平有效。
在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位寫入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2),能夠獨立地設(shè)置每個OCx輸出通道產(chǎn)生一路PWM。必須設(shè)置TIMx_CCMRx寄存器OCxPE位以使能相應(yīng)的預(yù)裝載寄存器,最后還要設(shè)置TIMx_CR1寄存器的ARPE位,(在向上計數(shù)或中心對稱模式中)使能自動重裝載的預(yù)裝載寄存器。
向上計數(shù)配置
當TIMx_CR1寄存器中的DIR位為低的時候執(zhí)行向上計數(shù)。
下面是一個PWM模式1的例子。TIMx_CCRx寄存器的值與計數(shù)器寄存器TIMx_CNT的值進行比較。
三。三個寄存器
1. 捕獲 / 比較模式寄存器(TIMx_CCMR1/2)
寄存器分了 2層,上面一層對應(yīng)輸出而下面的則對應(yīng)輸入。這里我們用PWM的輸出。
每個通用定時器有4個PWM通道,通道1和通道2用CCMR1配置,通道3和通道4用CCMR2配置,這里我們用的是CH2,所以用CCMR1配置。
OC1M[2:0]:輸出比較1模式
110:PWM模式1-不管向上計數(shù)還是向下計數(shù),一旦TIMx_CNT
111:PWM模式2- 在向上計數(shù)時,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為有效電平,否則為無效電平。
2.捕獲/比較使能寄存器(TIMx_CCER)
該寄存器控制著各個輸入輸出通道的開關(guān)。
這里只用到了 CC2E 位,該位是輸入/捕獲 2 輸出使能位,要想PWM 從 IO 口輸出,這個位必須設(shè)置為 1。
3.捕獲/比較寄存器(TIMx_CCR1~4)
該寄存器總共有 4 個,對應(yīng) 4 個輸通道 CH1~4。該寄存器中存儲著捕獲比較值CCRx。
在輸出模式下,該寄存器的值與 CNT 的值比較,根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)動作。利用這點,我們通過修改這個寄存器的值,就可以控制 PWM 的輸出脈寬了。
四。STM32的重映射
由于開發(fā)板上的LED燈是掛在PB5上,所以需要用部分重映射使PWM輸出在PB5上。
STM32 的重映射控制是由復(fù)用重映射和調(diào)試 IO 配置寄存器(AFIO_MAPR)控制的。
這里用到的是 TIM3 的重映射,從上圖可以看出, TIM3_REMAP 是由[11:10]這 2 個位控制的。TIM3_REMAP[1:0]重映射控制表如表所示:
默認條件下,TIM3_REMAP[1:0]為 00,是沒有重映射的,所以 TIM3_CH1~TIM3_CH4 分別是接在 PA6、PA7、PB0 和 PB1 上的,而我們想讓TIM3_CH2 映射到 PB5 上,則需要設(shè)置TIM3_REMAP[1:0]=10,即部分重映射,這里需要注意,此時 TIM3_CH1 也被映射到 PB4 上了。
五。使用庫函數(shù)配置PWM輸出的步驟
1)開啟 TIM3 時鐘以及復(fù)用功能時鐘,配置 PB5 為復(fù)用推挽輸出。
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定時器 3 時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //復(fù)用時鐘使能
設(shè)置 PB5 為復(fù)用功能輸出的方法在前面的幾個實驗都有類似的講解,相信大家很明白,這里簡單列出 GPIO 初始化的一行代碼即可:
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出
2)設(shè)置 TIM3_CH2 重映射到 PB5 上。
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
TIM3 部分重映射的庫函數(shù)實現(xiàn)方法是:
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
3)初始化 TIM3,設(shè)置 TIM3 的 ARR 和 PSC。
在開啟了 TIM3 的時鐘之后,我們要設(shè)置 ARR 和 PSC 兩個寄存器的值來控制輸出 PWM 的周期。當 PWM 周期太慢(低于 50Hz)的時候,我們就會明顯感覺到閃爍了。因此,PWM 周期在這里不宜設(shè)置的太小。
4)設(shè)置 TIM3_CH2 的 PWM 模式,使能 TIM3 的 CH2 輸出。
設(shè)置PWM輸出只需要設(shè)置紅色的部分。
在庫函數(shù)中,PWM 通道設(shè)置是通過函數(shù)TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()來設(shè)置的, 不同的通道的設(shè)置函數(shù)不一樣, 這里我們使用的是通道 2,所以使用的函數(shù)是 TIM_OC2Init()。
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇 PWM 模式 2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //初始化 TIM3 OC2
5)使能 TIM3。
先要使能TIM3在CCR2上的預(yù)裝載寄存器
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIM3
6)修改 TIM3_CCR2 來控制占空比。
實際上就是修改CCRx寄存器的值。通過修改 TIM3_CCR2 則可以控制 CH2 的輸出占空比。繼而控制 DS0 的亮度。
修改 TIM3_CCR2 占空比的函數(shù)是:
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);