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STM32：TIM定时器输出比较（OC）

news 文章来源：https://blog.csdn.net/qq_44386182/article/details/129672930 2025/5/21 16:31:11

一、输出比较简介
1、输出比较
OC（Output Comapre）输出比较
输出比较可以通过比较CNT（时基单元）和CCR（捕获单元）寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率的占空比的PWM波形(CC是捕获/比较的意思，R是Register，寄存器的意思），这个捕获/比较寄存器是输入捕获和输出比较共用的，当使用输入捕获时，他就是捕获寄存器，当时用输出比较时，它就是比较寄存器。
每个高级定时器和通用定时器都有4个输出比较通道
高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能
注：简单来说就是在输出比较这里这块电路会比较CNT和CCR的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的一个值，当CNT大于CCR、小于CCR、等于CCR时，输出就会输出对应的置1或置0。

对应的数字电路框图为红圈部分

2、PWM简介

PWM（Pluse Width Modulation）脉冲宽度调制
在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟量，常用于电机控速等领域，也就是说，使用这个PWM波形，是用来等效地实现一个模拟信号的输出，也就是以一个很快的频率，给电机通电、断电，也就使电机维持在一个中等速度
PWM参数：频率=1/Ts 占空比=Ton/Ts 分辨率=占空比变化步距

3、定时器的结构

1、输出比较（OC）通道（通用定时器模块）

图解：在这个图里，左边就是CNT计数器（时基单元模块中的）和CCR1第一路的捕获/比较寄存器，他俩进行比较，当CNT>CCR1或者CNT=CCR1时就会给输出模式控制器传一个信号，然后输出模式控制器就会改变它输出OC1REF的高低电平（REF时reference的缩写，意思是参考信号），然后上面还有个ETRF输入，这是定时器的一个小功能一般不用了解，接着REF信号可以前往主模式控制器，你可以把这个REF映射到主模式的TRGO输出上去，但主要还是下面那一路（极性选择部分），给这个寄存器写0，信号会往上走，就是信号电平不翻转进来啥样出去啥样，写1的话，信号就会往下走，就是信号通过一个非门取反，那输出信号就是输入信号高低电平反转的信号，再往后就是输出使能电路就是选择要不要输出，最后就是OC1引脚，这个引脚就是CH1的通道的引脚。

2、输出比较通道（高级定时器）

右侧为外围电路，则OC1和OC1N为互补输出，分别控制上管和下管的导通和截止
理想情况下，上管导通的瞬间下管要在同一瞬间关闭，但是实际情况下可能会因为器件的不理想导致上管未完全关闭，下管就导通了，出现了短暂的上下管短暂导通的情况，引起器件发热，所以有了死区生成电路，它会在上管关闭的时候延迟一小段，再导通下管，下管导通的时候，延迟一小段，在导通上管。

4、输出模式控制器模式

下图为输出模式控制器可以设置的模式（就是通用定时器的输出模式控制器模块的功能）

1：第一个模式是冻结，描述的实CNT=CCR时，REF保持原态，比如在输出PWM波，突然想暂停一会儿输出，就可以设置成这个模式，高低电平维持在暂停时刻
2：匹配时值置有效电平，匹配时值置无效电平，匹配时值电平翻转，就是CNT=CCR时，REF分别置高电平，低电平，电平翻转，在匹配时值电平翻转模式下，可以产生一个占空比为50%的方波
3：强制为无效电平和强制为有效电平两个模式和冻结模式相似，如果你想暂停波形输出，并且在暂停期间保持低电平或者高电平，那你就可以设置这两个模式
4：PWM2就是PWM1的取反。最常用的就是PWM1模式。

5、PWM 产生原理及输出比较的抽象出来主要模块

首先左上角这里，是时基单元和运行控制的部分，再左边是时钟源选择，这里省略了，配置好时基单元，这里的CNT就可以开始不断地自增运行。

输出比较单元电路最开始，是CCR捕获/比较寄存器，CCR是我们自己设置的，CNT不断自增运行同时他俩还在不断的比较，后面就是输出模式控制器，以PWM1模式为例，在右上角的图中，在CNT还未计数到CCR时，置高电平，大于CCR时，置低电平，当计数到ARR然后归零时，又置高电平，往复循环，且占空比随CCR改变，如果CCR设置的高，那么输出的占空比就大，CCR设置的低一些，占空比就小一些，最后经过极性选择和输出使能就可以输出了。

6、参数计算

注：PWM的频率等于计数器的更新频率

二、外部设备

1、舵机

型号SG90

执行逻辑：PWM信号输入到控制板，给控制板一个指定的目标角度，然后，电位器检测输出轴的当前角度，如果大于目标角度，电机会反转，如果小于目标角度，电机会正转最终使输出轴固定在指定角度

2、直流电机

代码部分：

1、PWM驱动LED呼吸灯

初始化步骤

RCC开启时钟，把我们要用的TIM外设和GPIO外设的时钟打开
配置时基单元，包括前面的时钟源选择
配置输出比较单元包括CCR的值、极性选择、输出使能
配置GPIO（复用推挽输出）
运行控制

PWM.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid PWM_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);//对应输出比较的GPIO口配置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_InternalClockConfig(TIM2);  //用内部72MHZ时钟选择时基单元的时钟，选择内部时钟,可以不写，因为定时器上电后默认选择内部时钟//时基单元配置TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;		//ARRTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;		//PSCTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;  //0：不重复计数，高级定时器用的TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);//输出比较模块配置TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);  //用默认值填充每个TIM_OCInitStruct成员。因为只需要配置部分结构体参数给结构体赋初始值 里面定义默认给的初始值，防止高级定时器出错TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;   //PWM1模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //输出比较极性 high 高级性 极性不翻转 有效电平为高电平TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  //输出比较使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;		//CCR  指定要加载到捕获比较寄存器的脉冲值TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//PA0口对应第一个输出比较通道OC1TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);  //设置TIM2捕获Compare1寄存器值。CCR为0，通过setcompare可以设置CCR的值，单独更改通道1的CCR的值
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"uint8_t i;int main(void)
{OLED_Init();PWM_Init();while (1){for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(i);Delay_ms(10);}for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(100 - i);Delay_ms(10);}}
}

其它函数介绍：

输出比较的函数介绍

这四个函数就是配置输出比较模块，一个函数配置一个单元

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);用来给输出比较结构体赋一个默认的值的void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);//——————————————————————————————————————————————★★★★★★★★★★———————————————————————————————到这里，输出比较的配置基本完成————————————————————————单独修改CCR寄存器值的函数————————————————————————————————————★★★★★★★★★★——————————————————更改占空比所用到的四个函数—————————————————————————void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);

十、重映射（重映像）

使用AFIO复用功能引脚重映射
重映射方式和引脚对应关系，选择重映射方式查看参考手册

GPIO_PartialRemap1_TIM2 //部分重映射1
GPIO_PartialRemap2_TIM2//部分重映射2
GPIO_FullRemap_TIM2//完全重映射

解除调试端口参数：

  *     @arg GPIO_Remap_SWJ_NoJTRST      : Full SWJ Enabled (JTAG-DP + SW-DP) but without JTRST//解除JTRST引脚的复用   PB4------>GPIO*     @arg GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable  : JTAG-DP Disabled and SW-DP Enabled//解除JTAG调试端口的复用 PA15、PB3、PB4*     @arg GPIO_Remap_SWJ_Disable      : Full SWJ Disabled (JTAG-DP + SW-DP)//把SWD和JTAG的调试端口全部解除掉

把SWD和JTAG的调试端口全部解除掉，5个引脚全部变成GPIO，没有调试功能了，之后st-link下载不进去程序了，只能使用串口下载，下载一个新的没有调试端口的程序，这样才能把调试端口弄回来，这个参数不能乱用