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STM32 PWM 配置

介绍​

脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）是一种通过调节信号的占空比来控制输出功率的技术。在 STM32 微控制器中，PWM 常用于控制 LED 亮度、电机速度、音频生成等应用。STM32 的定时器模块可以轻松生成 PWM 信号，本文将详细介绍如何配置 STM32 的 PWM 功能。

PWM 的基本概念​

PWM 信号由两个主要参数定义：

  1. 频率（Frequency）：PWM 信号的周期，即信号重复的时间间隔。
  2. 占空比（Duty Cycle）：高电平时间占整个周期的百分比。

例如，一个 50% 占空比的 PWM 信号表示高电平时间占整个周期的一半。

STM32 定时器与 PWM​

STM32 的定时器模块（如 TIM2、TIM3 等）可以配置为 PWM 模式。每个定时器有多个通道，每个通道可以独立生成 PWM 信号。以下是配置 PWM 的基本步骤：

1. 启用定时器时钟​

首先，需要启用定时器的时钟。例如，如果使用 TIM2，可以通过以下代码启用时钟：

c
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

2. 配置定时器​

接下来，配置定时器的基本参数，如预分频器（Prescaler）和自动重装载寄存器（Auto-reload Register）。这些参数决定了 PWM 信号的频率。

c
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // 预分频器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

3. 配置 PWM 模式​

然后，配置定时器的 PWM 模式。STM32 支持两种 PWM 模式：PWM 模式 1 和 PWM 模式 2。以下是配置 PWM 模式 1 的示例：

c
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; // 占空比
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

4. 启用定时器​

最后，启用定时器以开始生成 PWM 信号：

c
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

实际案例：控制 LED 亮度​

假设我们希望通过 PWM 信号控制一个 LED 的亮度。我们可以使用 TIM2 的通道 1 生成 PWM 信号，并将其连接到 LED 的 GPIO 引脚。

代码示例​

c
#include "stm32f10x.h"

void PWM_Init(void) {
    // 启用 GPIO 和 TIM2 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 配置 GPIOA Pin 0 为复用推挽输出
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置 TIM2
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 配置 PWM 模式
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

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

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

结果​

运行上述代码后，LED 将以 50% 的亮度闪烁。通过调整 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse 的值，可以改变 LED 的亮度。

总结​

通过本文，我们学习了如何在 STM32 微控制器中配置 PWM 信号。PWM 是一种强大的技术，广泛应用于各种嵌入式系统中。掌握 PWM 的配置方法，可以帮助你实现更复杂的控制功能。

附加资源与练习​

  • 练习 1：尝试修改代码，使 LED 的亮度逐渐变化（呼吸灯效果）。
  • 练习 2：使用不同的定时器和通道生成多个 PWM 信号，控制多个 LED 的亮度。
  • 资源：参考 STM32 官方文档，了解更多关于定时器和 PWM 的高级配置选项。
提示

在实际项目中，PWM 信号的质量和稳定性非常重要。确保定时器的配置参数（如预分频器和自动重装载值）能够满足应用需求。