定时器&PWM应用编程

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#单片机 #嵌入式硬件

文章目录

一、任务
二、原理
- 三、实操

一、任务

使用STM32F103的 Tim2~Tim5其一定时器的某一个通道pin（与GPIOx管脚复用，见下图），连接一个LED，用定时器计数方式，控制LED以2s的频率周期性地亮-灭。
接上，采用定时器pwm模式，让 LED 以呼吸灯方式渐亮渐灭，周期为1~2秒，自己调整到一个满意效果。使用Keil虚拟示波器，观察 pwm输出波形。

二、原理

STM32-PWM介绍
STM32-PWM是STM32系列微控制器上的一种重要外设，用于生成脉宽调制（PWM）信号。脉宽调制技术在许多应用中都起着关键作用，如电机控制、LED亮度调节、音频处理等。STM32PWM模块提供了灵活的配置选项和高精度的PWM输出能力。

PWM工作原理
PWM是一种周期性的方波信号，通过调整方波的高电平时间（占空比）来控制输出信号的特性。PWM信号的频率和占空比可以根据应用需求进行配置。在STM32PWM模块中，通过设置定时器的计数周期和比较值，可以实现不同频率和占空比的PWM输出。
在这里插入图片描述
STM32PWM模块
STM32PWM模块通常由一个或多个通用定时器（TIM）和相关的GPIO引脚组成。通用定时器提供了灵活的PWM配置选项，可以根据需要进行定时器和GPIO引脚的映射、预分频设置、计数周期和比较值的设定等。

PWM参数配置
为了配置和控制STM32PWM模块，我们可以使用相应的库函数或直接操作寄存器。以下是一些常用的PWM参数和配置选项：

频率设置：通过设置定时器的计数周期来控制PWM信号的频率。频率 = 定时器时钟频率 / (预分频系数 * 计数周期)
占空比设置：通过设置比较值来控制PWM信号的占空比。占空比 = (比较值 / 计数周期) * 100%
极性设置：可以选择正极性或反极性，以控制PWM信号的电平极性。
中断使能：可以选择是否使能PWM定时器的中断功能，用于触发中断任务。

在这里插入图片描述

三、实操

1. LED以2s的频率周期性地亮-灭

Ⅰ 创建工程

选择一个载有TIM2的管脚，此处选择A6
在这里插入图片描述
在RCC栏选择：

在SYS栏选择：

在TIM3勾选：

并在按下图进行配置：

原理:

PWM频率：

Fpwm =Tclk / ((arr+1)*(psc+1))(单位：Hz)

arr 是计数器值
psc 是预分频值
占空比：

duty circle = TIM3->CCR1 / arr(单位：%)
TIM3->CCR1 用户设定值
比如定时器频率Tclk = 72Mhz arr=499 psc=71 那么PWM频率就是720000/500/72= 2000Hz，即2KHz

arr=499,TIM3->CCR1=250 则pwm的占空比为50%

改CCR1可以修改占空比，修改arr可以修改频率

在NVIC里面选择TIM中断：
在这里插入图片描述转到PROJECT MANAGER，勾选：

选择编译器

点击右上角GENERATE CODE生成项目

Ⅱ 编程

在 /* USER CODE BEGIN 2 */启动定时器和中断

  // 启动 PWM 和定时器
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);

  // 启动定时器并启用中断
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

重写中断:

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
  if (htim->Instance == TIM3) {
    static int toggle = 0;
    if (toggle == 0) {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
      toggle = 1;
    } else {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
      toggle = 0;
    }
  }
}

Ⅲ 编译烧录

在这里插入图片描述

2. 渐亮渐灭呼吸灯

Ⅰ 创建项目

同上

Ⅱ 编程

在 /* USER CODE BEGIN 1 */里添加变量声明：

    uint16_t pwmVal=0;   
    uint8_t dir=1;

在 /* USER CODE BEGIN 2*/里开启时钟

 HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_2);

在 /* USER CODE BEGIN 3 */里添加：

 while (pwmVal< 500)
	  {
		  pwmVal++;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_2, pwmVal);    
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  while (pwmVal)
	  {
		  pwmVal--;
		  __HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_2, pwmVal);    
		  HAL_Delay(1);
	  }
	  HAL_Delay(200);

Ⅲ 编译烧录

在这里插入图片描述

3. 获取pwm周期和带宽由串口发送

Ⅰ 创建项目

在前面创建的基础上，增加关于串口通信的设置，按顺序勾选：
在这里插入图片描述

将用于获取带宽的管脚的tim设置为:

使能

将gpio设置为下降沿
点击GENERATE CODE

Ⅱ 编程

在原代码的基础上，增加中断回调函数

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	
	HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)"light\n", strlen("light\n"));
  if (htim->Instance == TIM4)
  {
    static uint32_t captureTime = 0;
    static uint32_t lastCaptureTime = 0;
    uint32_t period = 0;
    uint32_t pulseWidth = 0;

    if (htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3)
    {
      captureTime = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim4, TIM_CHANNEL_3);
      if (captureTime > lastCaptureTime)
      {
        period = captureTime - lastCaptureTime;
        pulseWidth = lastCaptureTime;
      }
      else
      {
        period = (0xFFFF - lastCaptureTime) + captureTime;
        pulseWidth = (0xFFFF - captureTime);
      }

      lastCaptureTime = captureTime;

      char uartMsg[50];
snprintf(uartMsg, sizeof(uartMsg), "Period: %lu, Pulse Width: %lu\r\n", (unsigned long)period, (unsigned long)pulseWidth);

      HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)uartMsg, strlen(uartMsg), HAL_MAX_DELAY);
    }
  }
}

参考链接: