STM32 输出比较

介绍

STM32微控制器的定时器模块功能强大，其中输出比较（Output Compare）是定时器的重要功能之一。输出比较允许开发者通过比较定时器的计数值与预设的比较值，来触发特定的事件或生成精确的PWM信号。这对于控制电机、生成音频信号或实现精确的时间控制非常有用。

在本教程中，我们将逐步讲解STM32输出比较的工作原理，并通过代码示例和实际案例帮助你掌握这一功能。

输出比较的基本概念

输出比较的核心思想是通过比较定时器的当前计数值（CNT）与预设的比较值（CCR），来触发以下操作：

改变输出引脚状态：当 CNT == CCR 时，可以翻转、置高或置低输出引脚的状态。
生成中断或事件：当 CNT == CCR 时，可以触发中断或事件，用于执行特定的任务。

STM32的定时器通常支持多种输出比较模式，例如：

翻转模式（Toggle Mode）：当 CNT == CCR 时，输出引脚的状态翻转。
强制模式（Force Mode）：手动设置输出引脚的状态。
PWM模式（PWM Mode）：生成PWM信号。

输出比较的配置步骤

以下是配置STM32输出比较的基本步骤：

启用定时器时钟：通过RCC寄存器启用定时器的时钟。
配置定时器：设置定时器的预分频器（Prescaler）和自动重装载值（Auto-reload Register, ARR）。
配置输出比较通道：选择输出比较模式，并设置比较值（CCR）。
启用输出比较：启动定时器和输出比较功能。
处理中断（可选）：如果需要，可以启用中断并编写中断服务程序（ISR）。

代码示例：生成PWM信号

以下是一个使用STM32输出比较功能生成PWM信号的示例代码：

c
#include "stm32f4xx.h"

void TIM2_Init(void) {
    // 1. 启用TIM2时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 2. 配置TIM2
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 84 - 1; // 84MHz / 84 = 1MHz
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 1000 - 1;  // 1MHz / 1000 = 1kHz PWM频率
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);

    // 3. 配置输出比较通道1
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCStruct;
    TIM_OCStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCStruct.TIM_Pulse = 500; // 占空比 = 500 / 1000 = 50%
    TIM_OCStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCStruct);

    // 4. 启用TIM2
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

int main(void) {
    TIM2_Init();
    while (1) {
        // 主循环
    }
}

代码说明

TIM_Prescaler：将系统时钟分频为1MHz。
TIM_Period：设置PWM周期为1000个计数，即1kHz频率。
TIM_Pulse：设置占空比为50%（500 / 1000）。

实际应用案例：控制LED亮度

输出比较常用于控制LED的亮度。通过调整PWM信号的占空比，可以改变LED的平均电流，从而实现亮度的调节。

c
void AdjustLEDBrightness(uint16_t dutyCycle) {
    TIM_SetCompare1(TIM2, dutyCycle); // 设置占空比
}

在main函数中调用AdjustLEDBrightness，可以动态调整LED的亮度：

c
int main(void) {
    TIM2_Init();
    while (1) {
        for (uint16_t i = 0; i < 1000; i += 10) {
            AdjustLEDBrightness(i);
            Delay(100); // 延时
        }
    }
}

总结

STM32的输出比较功能是定时器模块的核心功能之一，能够用于生成精确的PWM信号、控制外设或触发事件。通过本教程，你已经学会了如何配置输出比较通道并生成PWM信号。在实际项目中，输出比较功能可以用于控制电机、调节LED亮度或生成音频信号等。

附加资源与练习

资源

练习

修改代码，生成一个频率为2kHz、占空比为25%的PWM信号。
使用输出比较功能控制两个LED，分别以不同的亮度闪烁。
尝试使用输出比较的中断功能，在每次比较匹配时打印一条调试信息。

提示

如果你在实验中遇到问题，可以参考STM32的参考手册或使用STM32CubeMX工具生成初始化代码。

介绍​

输出比较的基本概念​

输出比较的配置步骤​

代码示例：生成PWM信号​

代码说明​

实际应用案例：控制LED亮度​

总结​

附加资源与练习​

资源​

练习​

介绍