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。

    需求

    177.png
    以PA5对应的LED4为例，我们做一个呼吸灯的效果。
    我们采用TIMER1进行实现：
    204.png

    开发流程

  5. 添加Timer依赖

  6. 初始化PWM

  7. PWM占空比控制

    初始化PWM

    1. static void PWM_config() {
    2.  /*************** GPIO config **************/
    3.  // 配置时钟
    4.  rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    5.  // 配置GPIO模式
    6.  gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_5);
    7.  // 配置GPIO输出
    8.  gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_5);
    9.  // 配置复用功能
    10.  gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_1, GPIO_PIN_5);
    12.  /*************** Timer config *************/
    13.  // 时钟配置
    14.  rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1);
    15.  // 复位定时器
    16.  timer_deinit(TIMER1);
    17.  // 倍频配置
    18.  rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL2);
    20.  // 初始化定时器
    21.  timer_parameter_struct tps;
    22.  timer_struct_para_init(&tps);
    23.  tps.prescaler = 10000 - 1; // 分频计数
    24.  tps.period =  SystemCoreClock / 10000 - 1; // 周期计数
    25.  timer_init(TIMER1, &tps);
    27.  // 配置输出通道
    28.  timer_oc_parameter_struct tops;
    29.  timer_channel_output_struct_para_init(&tops);
    30.  tops.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;
    31.  timer_channel_output_config(TIMER1, TIMER_CH_0, &tops);
    33.  // 输出模式配置
    34.  timer_channel_output_mode_config(TIMER1, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM0);
    36.  // 初始化
    37.  timer_enable(TIMER1);
    38. }

    PWM占空比控制

    1. static void PWM_update(uint32_t pulse) {
    2.  // 配置输出的占空比
    3.  timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER1, TIMER_CH_0, pulse);
    4. }

    输出通道

    1. // 配置输出通道
    2. timer_oc_parameter_struct tops;
    3. timer_channel_output_struct_para_init(&tops);
    4. tops.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;
    5. timer_channel_output_config(TIMER1, TIMER_CH_0, &tops);

    这里完整配置为多种：

    1. void timer_channel_output_struct_para_init(timer_oc_parameter_struct *ocpara)
    2. {
    3.  /* initialize the channel output parameter struct member with the default value */
    4.  ocpara->outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_DISABLE;
    5.  ocpara->outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE;
    6.  ocpara->ocpolarity   = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
    7.  ocpara->ocnpolarity  = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;
    8.  ocpara->ocidlestate  = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;
    9.  ocpara->ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;
    10. }

    我们具体的可以分为两类：

    1. ocpara->outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_DISABLE;
    2. ocpara->ocpolarity   = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
    3. ocpara->ocidlestate  = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;
    1. ocpara->outputnstate = TIMER_CCXN_DISABLE;
    2. ocpara->ocnpolarity  = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;
    3. 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

    1. static void PWM_config() {
    2.  uint32_t timerx = TIMER1;
    3.  uint32_t timerx_chn = TIMER_CH_0;
    4.  uint32_t timerx_rcu = RCU_TIMER1;
    5.  uint32_t timerx_psc = RCU_TIMER_PSC_MUL2;
    7.  uint32_t timerx_prescaler = 10000 - 1; // 分频计数
    8.  uint32_t timerx_period = SystemCoreClock / 10000 - 1; // 周期计数
    10.  uint32_t timerx_port = GPIOA; // 哪个引脚和端口
    11.  uint32_t timerx_port_rcu = RCU_GPIOA;
    12.  uint32_t timerx_pin = GPIO_PIN_5;
    14.  /*************** GPIO config **************/
    15.  // 配置时钟
    16.  rcu_periph_clock_enable(timerx_port_rcu);
    17.  // 配置GPIO模式
    18.  gpio_mode_set(timerx_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, timerx_pin);
    19.  // 配置GPIO输出
    20.  gpio_output_options_set(timerx_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, timerx_pin);
    21.  // 配置复用功能
    22.  gpio_af_set(timerx_port, GPIO_AF_1, timerx_pin);
    24.  /*************** Timer config *************/
    25.  // 时钟配置
    26.  rcu_periph_clock_enable(timerx_rcu);
    27.  // 复位定时器
    28.  timer_deinit(timerx);
    29.  // 倍频配置
    30.  rcu_timer_clock_prescaler_config(timerx_psc);
    32.  // 初始化定时器
    33.  timer_parameter_struct tps;
    34.  timer_struct_para_init(&tps);
    35.  tps.prescaler = timerx_prescaler; // 分频计数
    36.  tps.period =  timerx_period; // 周期计数
    37.  timer_init(timerx, &tps);
    39.  // 配置输出通道
    40.  timer_oc_parameter_struct tops;
    41.  timer_channel_output_struct_para_init(&tops);
    42.  tops.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;
    43.  timer_channel_output_config(timerx, timerx_chn, &tops);
    45.  // 输出模式配置
    46.  timer_channel_output_mode_config(timerx, timerx_chn, TIMER_OC_MODE_PWM0);
    48.  // 初始化
    49.  timer_enable(timerx);
    50. }
  • 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

    012.png
    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

    013.png
    1个周期内，高电平出现的比例。

练习

  1. 实现pwm点灯
  2. 实现pwm控制震动马达
  3. 实现pwm控制蜂鸣器