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一.PWM
1.pwm简介 PWM是 Pulse Width Modulation 的缩写,中文意思就是脉冲宽度调 制,简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术,其控制简单、灵活和动态响应好等优点而成 为电力电子技术最广泛应用的控制方式,其应用领域包括测量,通信, 功率控制与变换,电动机控制、伺服控制、调光、开关电源,甚至某些 音频放大器,因此学习PWM具有十分重要的现实意义。 其实我们也可以这样理解,PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码 的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个 具体模拟信号的电平进行编码。PWM 信号仍然是数字的,因为在给定的 任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压 或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去 的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被 断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。 2.STM32F1 PWM介绍 STM32F1除了基本定时器TIM6和TIM7,其他定时器都可以产生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,这些在定时器中断 章节中已经介绍过。 PWM的输出其实就是对外输出脉宽可调(即占空比调节)的方波信号 ,信号频率是由自动重装寄存器 ARR 的值决定,占空比由比较寄存器 CCR 的值决定。 PWM输出比较模式总共有8种,具体由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0] 配置。我们这里只讲解最常用的两种PWM输出模式:PWM1和PWM2,其他几 种模式可以参考《STM32F10x中文参考手册》13、14、15定时器章节。 PWM1和PWM2这两种模式用法差不多,区别之处就是输出电平的极性不 同。 PWM模式根据计数器CNT计数方式,可分为边沿对齐模式和中心对齐模 式。 (1)PWM边沿对齐模式 当 TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位为低时执行递增计数,计数器CNT从 0 计数到自动重载值(TIMx_ARR 寄存器的内容),然后重新从 0 开始 计数并生成计数器上溢事件。 以 PWM 模式 1 为例。只要TIMx_CNT 《 TIMx_CCRx, PWM 参考信号 OCxREF 便为有效的高电平,否则为无效的低电平。如果 TIMx_CCRx 中 的比较值小于自动重载值(TIMx_ARR 中),则 OCxREF 保持为“ 1”。 如果比较值为 0, 则 OCxREF 保持为“ 0”。 当 TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位为高时执行递减计数,计数器CNT从 自动重载值(TIMx_ARR 寄存器的内容)递减计数到0,然后重新从 TIMx_ARR值开始计数并生成计数器下溢事件。 以 PWM 模式 1 为例。只要TIMx_CNT 》TIMx_CCRx, PWM 参考信号 OCxREF 便为无效的低电平,否则为有效的高电平。如果 TIMx_CCRx 中 的比较值大于自动重载值(TIMx_ARR 中),则 OCxREF 保持为“ 1”。 此模式下不能产生0%的PWM波形。 (2)PWM中心对齐模式 在中心对齐模式下,计数器 CNT 是工作做递增/递减模式下。开始的 时候, 计数器CNT 从 0 开始计数到自动重载值减 1(ARR-1),生成计数 器上溢事件;然后从自动重载值开始向下计数到 1 并生成计数器下溢事 件。之后从 0 开始重新计数。 我们以ARR=8,CCRx=4为例进行介绍。第一阶段计数器CNT工作在递增 计数方式,从0开始计数,当TIMx_CNT 《 TIMx_CCRx时,PWM 参考信号 OCxREF为高电平,当TIMx_CNT 》= TIMx_CCRx时,PWM 参考信号 OCxREF 为低电平。第二阶段计数器CNT工作在递减计数方式,从ARR开始递减计 数,当TIMx_CNT 》 TIMx_CCRx时,PWM 参考信号 OCxREF为低电平,当 TIMx_CNT 《= TIMx_CCRx时,PWM 参考信号 OCxREF为高电平。 3.PWM输出配置步骤 (1)使能定时器及端口时钟,并设置引脚复用器映射 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3,ENABLE); 可选的参数在 stm32f10x_gpio.h 都已经列出来非常详细 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出 、 (2)初始化定时器参数,包含自动重装值,分频系数,计数方式等 void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDefTIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct); (3)初始化PWM输出参数,包含PWM模式、输出极性,使能等 void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); (4)开启定时器 void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState); TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //开启定时器 (5)修改TIMx_CCRx的值控制占空比 void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare1); (6)使能TIMx在CCRx上的预装载寄存器 使能输出比较预装载库函数是: void TIM_OCxPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload); 第一个参数用于选择定时器,第二个参数用于选择使能还是失能输出比较预装载寄存器,可选择为TIM_OCPreload_Enable、TIM_OCPreload_Disable。 (7)使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器允许位 使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器允许位库函数是: void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState); //第一个参数用于选择定时器,第二个参数用于选择使能还是失能。 高级定时器要想输出PWM波形,必须要设置一个 MOE 位(TIMx_BDTR 的第 15 位),以使能主输出,否则不会输出 PWM。库函数设置的函数为: void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState); 二。输出PWM波形 实验要求:用STM32F103输出一路PWM波形,建议采用定时器方法。 下载野火的代码,找到相应的PWM输出代码。 1.打开源代码 2.修改参数设置 4.代码运行 若弹出以下框框,不用管;点击确定就可以了 5.示波器显示 通过示波器观察PWM输出的波形。 |
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