【STM32】详解PWM的概念和原理
PWM的概念和原理
- 一、PWM是什么?
- 二、如何实现?
- 三、STM32中的PWM
- 四、使用库函数配置PWM将LED0设置为呼吸灯
一、PWM是什么?
PWM(Pulse width modulation)脉冲宽度调制。PWM是通过编程控制输出方波的频率和占空比(高低电平的比例)。应用:测量,通信,功率控制与变换等各种领域(呼吸灯、电机)。
二、如何实现?
PWM是由定时器驱动,定时器的周期就是PWM的周期,为了控制高低电平的比例,会在定时器的基础上加上一个比较寄存器,同时需要和IO口结合输出PWM波。
三、STM32中的PWM
STM32中PWM属于定时器的功能,通过直接配置定时器就可以使用PWM,除了定时器的基本配置以外,还要加入一个比较计数值确定一个周期内翻转电平的时机,还需要GPIO输出方波,需要用到GPIO的复用功能。
PWM波的高低带你平的顺序是由极性、PWM模式和计数模式共同决定。极性决定有效电平(默认电平),PWM模式指的是一个周期内有效电平和无效电平的顺序。
注意:只有有定时器服用功能的GPIO才可以输出PWM。
四、使用库函数配置PWM将LED0设置为呼吸灯
1、原理
如下图低电平0灯亮,高电平1灯灭。如果快速翻转电平,我们肉眼看到灯的亮度为原来的一半
通过再极短时间内控制LED亮灭时间的比例,可以达到控制灯的亮度,用数字信号的方法,达到模拟的控制效果——PWM调控方法
宏观和微观的区别:
微观上:数字信号控制灯的亮和灭,不断切换并保证切换的速度足够快,快到人的肉眼识别不了。
宏观上:灯的亮度效果变化了。
2、代码思路
(1)使能时钟
GPIOF时钟
TIM14时钟
(2)初始化GPIO为复用功能
GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF
GPIO_Init(...);
(3)将定时器14通道1的复用功能映射到GPIOF9
void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)
参数:
GPIOx:哪一组GPIO
GPIO_PinSource:哪个引脚
GPIO_AF:哪个复用功能
(4)初始化定时器
TIM_TimeBaseInit(...);
(5)初始化PWM的参数(比较值、极性、PWM模式)
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
参数:
TIMx:哪个定时器
TIM_OCInitStruct:定时器PWM的初始化结构
(6)使能PWM的预装载和重装载功能
TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);
(7)启动定时器
TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);
(8)根据需要调节PWM的占空比(修改比较计数值)
3、示例代码
void TIM14CH1_PF9Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIMInitStruct;TIM_OCInitTypeDef TIMOCInitStruct;//1-使能时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);//2-初始化引脚PF9 为复用AF功能GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//确定要初始化的引脚号GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIOInitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//复用推挽GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIOInitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;//浮空输入模式GPIO_Init(GPIOF,&GPIOInitStruct);//3-指定连接PF9引脚复用到 TIM14功能 GPIO的复用功能配置寄存器 GPIO_AFRL GPIO_AFRHGPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_TIM14);//4-初始化TIM14时基单元 ARR PSC CNT计数模式TIMInitStruct.TIM_Prescaler = 84-1;// 84Mhz/84 = 1Mhz 1us/脉冲TIMInitStruct.TIM_Period = 1000-1;//计1000个脉冲 对应1ms TIMInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频//TIMInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//递增 TIM14只能递增不用设置TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIMInitStruct);//5-定时器的输出功能配置--配置PWM输出模式 PWM输出极性 配置CCRx初值.... TIMOCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//CNT < CCR 输出有效电平 CNT>=CCR输出无效电平TIMOCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;//低电平有效TIMOCInitStruct.TIM_Pulse = 0;//默认CCR1 = 0 灯灭 100%TIMOCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//开启TIM_OC1Init(TIM14,&TIMOCInitStruct);//6.使能预装载和重装载TIM_OC1PreloadConfig(TIM14,TIM_OCPreload_Enable);TIM_ARRPreloadConfig(TIM14, Enable);//6-开启TIM14TIM_Cmd(TIM14,ENABLE);
}
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