【STM32】STM32F407互补PWM进阶-带相移的互补PWM

最新推荐文章于 2025-03-12 11:50:13 发布
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分类专栏： STM32单片机
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/BadBoyHolly/article/details/106011469
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本文详细介绍了如何在STM32F4微控制器上实现带移相的两对PWM互补输出。通过利用定时器TIM1和TIM8，以及它们的主从模式，实现了精确的相位差控制。文章提供了完整的代码示例，展示了如何配置定时器以生成具有特定相位差的PWM信号。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

上一次尝试了STM32F4的PWM互补输出，这次尝试带移相的两对PWM互补输出。

1.相位差的概念

       在这里，我把相位简单理解为延时，当然前提是两个信号彼此之间除了相位差，其他参数都一致。如下图，两信号在一个周期内，两波峰（或波谷）的时间差，就是相位差。而习惯上用弧度方式表示，如果两信号相位差位π/2，那么就是相差1/4个周期，这个很好理解，一圈为2π，π/2当然就是1/4了。

2.思路

         互补PWM使用高级定时器TIM1和TIM8产生，均使用CH1和CH1N通道，上一篇文章有提到，这里就不再赘述。这两个定时器相互之间是独立的，我把参数配置成一样的时候，可以发现他们几乎是相同的。所以大概的思路就是在TIM1产生PWM之后，延时一会再由TIM8产生PWM,当然直接使用delay_ms()肯定是有误差的，这两个波形有可能会越差越多。

        按照这个思路，继续往下走，通过查看《STM32F4xx中文参考手册》，我们发现定时器具有主从模式，即主机产生一个触发信号(TRGO)时，从机可以响应。在这里，我们可以想象成当TIM1输出PWM，时间达到1/4个周期，产生一个触发信号，使得TIM8的PWM输出被打开。可以通过寄存器配置内部触发，从TIM8到TIM1.下面两张图展示了这一段话。

       那么怎么判断达到1/4个周期呢？想到计数器和定时器其实是一样的，能不能再用一个定时器呢？大可不必，既然定时器有那么多通道，我们干脆拿出一个通道来计时不就好了吗。于是TIM1的CH2,我们用来计时。下面是OC2的配置代码。

  // TIM1_OC2配置
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Active; // TIM1_OC2REF的模式为高电平有效
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;  // 不需要输出
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;// 不输出
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 12500/2;                // 比较值为25000，这里四分之一就是12500/2
  TIM_OC2Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);  // OC2初始化
  TIM_SelectOutputTrigger(TIM1,TIM_TRGOSource_OC2Ref);  // TRGO源配置为TIM1_CH2
  TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);   // 配置自动重载

       上面的代码已经帮我们搞定了触发信号来源，什么时候触发的问题，接下来就是把这个触发信号与TIM8相连接，并产生相应的事件。上代码：TIM1的OC2计数满之后，产生高电平给从定时器TIM8，TIM8配置为复位模式，重新输出PWM

//内部触发配置
void TIM8_IN_Config(void)
{
  TIM_SelectSlaveMode(TIM8,TIM_SlaveMode_Reset);             //从模式 复位模式
  TIM_SelectInputTrigger (TIM8,TIM_TS_ITR0);                 //触发源 TIM_TS_ITR0，从TIM8到TIM1
}

3.结果及代码

    使用双通道示波器对TIM1_CH1和TIM2_CH2测量，结果如下图所示，占空比为50%，容易看出两信号相差1/4周期，我们的目标达到，通过修改通道2的比较值TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse，可以实现不同相位差（适用于0-180°）

附上完整代码：

//TIM1-CH1  PA8
//TIM1-CHN  PA7
//TIM1-OC2   触发源
void TIM1_PWM_Init()
{		 					 
	// 结构体声明
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRStructure;
  
	// 时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);  	//TIM3时钟使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTC时钟	
	
  // IO复用
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM1); //
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM1); //
	
  // IO配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8;           //GPIOC6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9
	 
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);        //拉低刹车
  // 定时器配置
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=168-1;  //自动重装载值1M / 25000 =40Hz
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=25000-1;   //定时器分频84M/84=1M
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器1
    
   // 定时器比较输出通道配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; 
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; 	//占空比：12500/25000*100%=50%
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  //输出极性高
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Reset; // 输出空闲电平低

   // 互补输出配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Enable; //互补输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_High;	// 互补端输出极性高
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset; //互补输出空闲电平低
    TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  // OC1
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);   //配置
  
  // OC2配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Active; //
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;  //
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;//
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 12500/2;                //相位差90度，既1/4周期
	TIM_OC2Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
	TIM_SelectOutputTrigger(TIM1,TIM_TRGOSource_OC2Ref);  //TRGO输出
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);   //配置
  
  // 刹车死区配置
    TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;// 自动输出功能使能
    TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;//失能刹车输入
    TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High; //刹车输入管脚极性高 
    TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=0x01; //输出打开和关闭状态之间的延时 84-1us  168-2us 
    TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;// 锁电平参数: 不锁任何位
    TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //设置在运行模式下非工作状态选项
    TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //设置在运行模式下非工作状态选项
    TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRStructure);
  

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);//ARPE使能 
	
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM3
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); //开启OC和OCN输出										  
}  


// 定时器8
// PA5-CH1N
// PC6-CH1
void TIM8_PWM_Init()
{		 					 
	// 结构体声明
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
    TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRStructure;
  
	// 时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8,ENABLE);  	//TIM3时钟使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTC时钟	
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE); 	//使能PORTC时钟	
	
  // IO复用
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_TIM8); //
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_TIM8); //
	
  // GPIOA
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;           //GPIOC6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9
  // GPIOC
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;           //GPIOC6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;        //上拉
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9
	 
   //GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);        //拉低刹车
  // 定时器配置
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=168-1;  //自动重装载值1M / 25000 =40Hz
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=25000-1;   //定时器分频84M/84=1M
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	TIM_TimeBaseInit(TIM8,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器1
    
  // 定时器比较输出通道配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; 
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; 	//占空比：12500/25000*100%=50%
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  //输出极性高
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState=TIM_OCIdleState_Reset; // 输出空闲电平低

  // 互补输出配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState=TIM_OutputNState_Enable; //互补输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity=TIM_OCNPolarity_High;	// 互补端输出极性高
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState=TIM_OCNIdleState_Reset; //互补输出空闲电平低
  
    TIM_OC1Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);  // OC1
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM8,TIM_OCPreload_Enable);   //配置

  // 刹车死区配置
    TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;// 自动输出功能使能
    TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;//失能刹车输入
    TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High; //刹车输入管脚极性高 
    TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=0x01; //输出打开和关闭状态之间的延时 84-1us  168-2us 
    TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;// 锁电平参数: 不锁任何位
    TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //设置在运行模式下非工作状态选项
    TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //设置在运行模式下非工作状态选项
    TIM_BDTRConfig(TIM8,&TIM_BDTRStructure);
  

   TIM_ARRPreloadConfig(TIM8,ENABLE);//ARPE使能 
	
   TIM_Cmd(TIM8, ENABLE);  //使能TIM3
   TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8, ENABLE); //开启OC和OCN输出									  
}  



//内部触发配置
void TIM8_IN_Config(void)
{
  TIM_SelectSlaveMode(TIM8,TIM_SlaveMode_Reset);             //从模式 复位模式
  TIM_SelectInputTrigger (TIM8,TIM_TS_ITR0);                 //触发源 TIM_TS_ITR0，从TIM8到TIM1
}

//主函数
 	TIM1_PWM_Init();	//84M/84=1Mhz的计数频率,重装载值500，所以PWM频率为 1M/500=2Khz.   40  
  TIM8_PWM_Init();
  TIM8_IN_Config(); //触发配置
  TIM_SetCompare1(TIM1,12500);	//修改比较值，修改占空比
  TIM_SetCompare1(TIM8,12500);	//修改比较值，修改占空比
  while(1) 
	{

	}

 

参考文章：

1.https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43128823/article/details/89406246

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