PWM 模式

一、介绍

PWM（脉宽调制，Pulse-width modulation）是一种通过调节脉冲信号的宽度来控制电能输出的方法。PWM是一种方波信号，通常在电子和电气工程中用于调节功率输送，控制电机速度，调节LED亮度，以及生成模拟信号等。 PWM信号是通过不断地将一个信号在高电平和低电平之间切换而生成的。

PWM的核心参数有两个：频率和占空比。

频率：PWM信号的开关速度，表示每秒完成的周期次数。频率越高，PWM信号周期越短。

占空比：在一个周期内，高电平所占的时间比例。

二、原理

利用TIM定时器和输出比较，TIM定时器会周期性地线性增长，当计数器的值低于设定的比较值时输出高电平，大于等于比较值时输出低电平。由于是线性增长，高电平时长占整个周期信号时长的比例是固定的，这个比例被称为“占空比”，英文“Duty Cycle”。在嵌入式系统中，特别是使用定时器来生成PWM信号时，经常使用的是定时器的比较寄存器（Capture/Compare Register，CCR）和自动重载寄存器（Auto-Reload Register，ARR）来控制PWM的占空比。
给定：

    CCR：比较寄存器的值（通常用来设置PWM波形的占空比）
    ARR：自动重载寄存器的值（通常用来设置PWM波形的周期）

那么：Duty=CCR/(ARR+1)

通用定时器的结构

 

设置PWM 模式
脉冲宽度调制模式可以产生一个由TIMx_ARR寄存器确定频率、由TIMx_CCRx寄存器确定占空
比的信号。在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位写入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)，能够独立地设置每个OCx输出通道产生一路PWM。必须设置TIMx_CCMRx寄存器OCxPE位以使能相应的预装载寄存器，最后还要设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位， (在向上计数或中心对称模式中)使能自动重装载的预装载寄存器。

 

三、实例

定时器输出PWM配置过程

1、打开RCC时钟，因为PWM的输出也是用到IO口，所以定时器和GPIO时钟都要打开。

2、配置GPIO口，注意引脚模式。

3、配置时基单元（分频、计数模式、arr、psc）

4、配置输出比较段元

5、运行控制

使用PWM控制LED亮度

#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    数：PWM初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void PWM_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟/*GPIO重映射*/
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			//开启AFIO的时钟，重映射必须先开启AFIO的时钟
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);			//将TIM2的引脚部分重映射，具体的映射方案需查看参考手册
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);		//将JTAG引脚失能，作为普通GPIO引脚使用/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA0引脚初始化为复用推挽输出	//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式		/*配置时钟源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟/*时基单元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;					//计数周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;				//预分频器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元/*输出比较初始化*/TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定义结构体变量TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);							//结构体初始化，若结构体没有完整赋值//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值//避免结构体初值不确定的问题TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//输出比较模式，选择PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);						//将结构体变量交给TIM_OC1Init，配置TIM2的输出比较通道1/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行
}/*** 函    数：PWM设置CCR* 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100* 返 回 值：无* 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);		//设置CCR1的值
}

main函数，驱动LED灯

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"uint8_t i;			//定义for循环的变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化while (1){for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(i);			//依次将定时器的CCR寄存器设置为0~100，PWM占空比逐渐增大，LED逐渐变亮Delay_ms(10);				//延时10ms}for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(100 - i);	//依次将定时器的CCR寄存器设置为100~0，PWM占空比逐渐减小，LED逐渐变暗Delay_ms(10);				//延时10ms}}
}

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/666825444

PWM输入输出_pwm输出-CSDN博客