STM32高级定时器互补输出,HAL库版

本文详细介绍了如何在STM32F429上使用HAL库实现TIM1_CH3和TIM1_CH3N互补PWM输出。从底层时钟使能、定时器初始化到互补通道极性设置及PWM输出使能,提供了完整的代码示例。适用于H桥控制等需要互补输出的应用场景。

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按照原子哥的HAL库版程序学习定时器PWM输出,使用STM32F429。里面定时器PWM输出程序使用的PB1引脚,使用定时器3的4通道,即TIM3_CH4。查看原理图时发现PB1也是TIM1_CH3N引脚,所以想试试TIM1_CH3N输出,直接把原来程序里的都换成TIM1_CH3最后没有输出PWM,上网一查发现TIM1是高级定时器,具有互补输出功能,TIM1_CH3N是TIM1_CH3的互补输出通道。因此设置会稍微复杂一点,但上网查了半天没有发现HAL库写的互补输出PWM程序,自己看了半天数据手册,又对比了没有互补输出的程序,终于实现了互补输出,现在记录在这里。

 首先,这是原子哥原来初始化TIM3_CH4的程序:


TIM_HandleTypeDef TIM3_Handler;         //定时器3PWM句柄 
TIM_OC_InitTypeDef TIM3_CH4Handler;	    //定时器3通道4句柄

//TIM3 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr:自动重装值
//psc:时钟预分频数
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{ 
    TIM3_Handler.Instance=TIM3;            //定时器3
    TIM3_Handler.Init.Prescaler=psc;       //定时器分频
    TIM3_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
    TIM3_Handler.Init.Period=arr;          //自动重装载值
    TIM3_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    HAL_TIM_PWM_Init(&TIM3_Handler);       //初始化PWM
    
    TIM3_CH4Handler.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1; //模式选择PWM1
    TIM3_CH4Handler.Pulse=arr/2;            //设置比较值,此值用来确定占空比,默认比较值为自动重装载值的一半,即占空比为50%
    TIM3_CH4Handler.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_LOW; //输出比较极性为低 
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM3_Handler,&TIM3_CH4Handler,TIM_CHANNEL_4);//配置TIM3通道4
	
    HAL_TIM_PWM_Start(&TIM3_Handler,TIM_CHANNEL_4);//开启PWM通道4
}


//定时器底层驱动,时钟使能,引脚配置
//此函数会被HAL_TIM_PWM_Init()调用
//htim:定时器句柄
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
	__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();			//使能定时器3
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();			//开启GPIOB时钟
	
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;           	//PB1
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;  	//复用推挽输出
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;          //上拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速
	GPIO_Initure.Alternate= GPIO_AF2_TIM3;	//PB1复用为TIM3_CH4
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
}


//设置TIM通道4的占空比
//compare:比较值
void TIM_SetTIM3Compare4(u32 compare)
{
	TIM3->CCR4=compare; 
}

这是我修改后TIM1_CH3N初始化的程序:


TIM_HandleTypeDef TIM1_Handler;         //定时器1PWM句柄 
TIM_OC_InitTypeDef TIM1_CH3Handler;	    //定时器1通道3句柄

//TIM3 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr:自动重装值
//psc:时钟预分频数
void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{ 
    TIM1_Handler.Instance=TIM1;            //定时器1
    TIM1_Handler.Init.Prescaler=psc;       //定时器分频
    TIM1_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;//向上计数模式
    TIM1_Handler.Init.Period=arr;          //自动重装载值
    TIM1_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    HAL_TIM_PWM_Init(&TIM1_Handler);       //初始化PWM
    
    TIM1_CH3Handler.OCMode=TIM_OCMODE_PWM1; //模式选择PWM1
    TIM1_CH3Handler.Pulse=arr/2;            //设置比较值,此值用来确定占空比,默认比较值为自动重装载值的一半,即占空比为50%
    TIM1_CH3Handler.OCPolarity=TIM_OCPOLARITY_LOW; //输出比较极性为低 
	TIM1_CH3Handler.OCNPolarity=TIM_OCNPOLARITY_HIGH;	//互补输出极性为高,无互补时不需要!!!
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM1_Handler,&TIM1_CH3Handler,TIM_CHANNEL_3);//配置TIM1通道3
	
    HAL_TIM_PWM_Start(&TIM1_Handler,TIM_CHANNEL_3);//开启PWM通道3
	HAL_TIMEx_PWMN_Start(&TIM1_Handler,TIM_CHANNEL_3);//开启PWM通道3互补输出,无互补时不需要!!!
}


//定时器底层驱动,时钟使能,引脚配置
//此函数会被HAL_TIM_PWM_Init()调用
//htim:定时器句柄
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
	__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();			//使能定时器1
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();			//开启GPIOB时钟
	
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;           	//PB1
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;  	//复用推挽输出
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;          //上拉
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速
	GPIO_Initure.Alternate= GPIO_AF1_TIM1;	//PB1复用为TIM3_CH3
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
}


//设置TIM通道3的占空比
//compare:比较值
void TIM_SetTIM1Compare3(u32 compare)
{
	TIM1->CCR3=compare; 
}

现在对区别进行说明:

1. 对底层时钟使能的修改,即void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)这个函数, 这个很容易

2. 定时器PWM的初始化函数修改,即void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc),依次修改定时器号和通道也很容易,关键是在使用互补定时器后需要指定互补通道的极性,以及将互补通道PWM输出使能。即在程序中备注了无互补时不需要的两句话。

这样便实现了TIM1_CH3和TIM1_CH3N互补PWM输出,但是互补输出时还有死区的设置等问题,目前这里没有考虑,在H桥控制中需要考虑死区,以后用到时我会再补充进来的,如果有谁已经编好了有死区的程序,也欢迎评论补充。

另:这里有一个寄存器写的互补输出,可以参考:http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=62861&highlight=%BB%A5%B2%B9%CA%E4%B3%F6

 

<think>我们正在处理一个关于STM32高级定时器配置的问题,用户希望实现互补输出并设置死区时间。我们将参考提供的引用信息,但请注意,这些引用可能与问题不完全匹配,我们将尽可能结合STM32高级定时器的通用配置方法进行回答。 步骤: 1. 理解需求:用户需要配置STM32高级定时器(如TIM1或TIM8)来产生两路互补PWM输出,并且设置死区时间以避免在切换瞬间发生短路。 2. 配置步骤:通常包括时钟使能、定时器基本参数设置(预分频、重载值)、PWM模式配置、互补通道配置、死区时间设置、使能刹车和死区寄存器(BDTR)等。 3. 死区时间计算:死区时间的大小取决于定时器的时钟频率和死区寄存器的设置,需要根据实际需求计算。 具体配置流程(以HAL为例): - 初始化定时器基本参数(ARR、PSC等) - 配置PWM通道(如通道1)为PWM模式1或2,并设置占空比 - 配置互补通道(如通道1N) - 设置死区时间,通过BDTR寄存器的DTG位设置 - 使能主输出(MOE位)以及刹车功能(如果需要) 注意:高级定时器需要特别使能BDTR寄存器的MOE位来开启主输出,否则不会有输出。 代码示例(基于HAL): ```c // 定时器句柄 TIM_HandleTypeDef htim1; TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC; TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig; // 基本定时器配置 htim1.Instance = TIM1; htim1.Init.Prescaler = 0; htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim1.Init.Period = 1000-1; // ARR值,决定PWM频率 htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; htim1.Init.RepetitionCounter = 0; htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 配置PWM通道1 sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 500; // 占空比50% sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET; sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET; if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 配置死区时间和刹车 sBreakDeadTimeConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_DISABLE; sBreakDeadTimeConfig.OffStateIDLEMode = TIM_OSSI_DISABLE; sBreakDeadTimeConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF; sBreakDeadTimeConfig.DeadTime = 54; // 死区时间值,需要根据计算得到 sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_DISABLE; sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_HIGH; sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_DISABLE; if (HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htim1, &sBreakDeadTimeConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); } // 启动PWM通道互补通道 HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); // 启动互补通道 // 最后,不要忘记使能高级定时器的主输出(MOE) __HAL_TIM_MOE_ENABLE(&htim1); ``` 死区时间计算: 死区时间寄存器(DTG)是一个8位寄存器,其值由两部分组成: - 低7位(DTG[6:0])定义了一个基础死区时间(t_dtg)。 - 最高位(DTG[7])决定是否使用倍增。 具体公式: 当DTG[7]=0时,死区时间 = DTG[6:0] × $t_{ck}$(定时器时钟周期) 当DTG[7]=1时,死区时间 = (64 + DTG[5:0]) × 2 × $t_{ck}$ 或者 (32 + DTG[4:0]) × 8 × $t_{ck}$,具体取决于DTG[6]: - 如果DTG[6]=0,则死区时间 = (64 + DTG[5:0]) × 2 × $t_{ck}$ - 如果DTG[6]=1,则死区时间 = (32 + DTG[4:0]) × 8 × $t_{ck}$ 因此,在设置死区时间时,需要根据所需的时间长度和定时器时钟频率来计算DTG的值。 例如,假设定时器时钟频率为72MHz,则$t_{ck} = \frac{1}{72} \mu s$。若需要死区时间为500ns(0.5us),则: $$ t_{dt} = 0.5 \mu s = 0.5 \times 10^{-6} s $$ $$ \text{所需计数值} = \frac{t_{dt}}{t_{ck}} = \frac{0.5 \times 10^{-6}}{1/(72 \times 10^6)} = 36 $$ 因此,我们可以设置DTG=36(二进制00100100),因为36<128,所以DTG[7]=0,直接写入36即可。 注意事项: - 死区时间不宜设置过长,否则会影响输出波形,导致有效占空比损失。 - 实际应用中,需要根据功率器件的开关特性来调整死区时间。 相关问题: 1. 如何计算STM32高级定时器的死区时间? 2. 在互补输出模式下,如何调整PWM的占空比和极性? 3. 高级定时器的刹车功能有什么作用?如何配置?</think>### STM32高级定时器互补输出与死区时间配置 在STM32中,高级定时器(如TIM1/TIM8)支持互补输出和死区时间设置,适用于电机控制、电源转换等需要防止上下管直通的场景。以下是配置步骤: --- #### **1. 定时器基本配置** ```c // 使能定时器时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); // 定时器基础配置 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInit; TIM_BaseInit.TIM_Prescaler = 0; // 无预分频 TIM_BaseInit.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_BaseInit.TIM_Period = 1000-1; // ARR值(决定PWM频率) TIM_BaseInit.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_BaseInit); ``` --- #### **2. PWM通道配置(以通道1为例)** ```c // 主通道配置(CH1) TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInit; TIM_OCInit.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1 TIM_OCInit.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInit.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable; // 互补通道使能 TIM_OCInit.TIM_Pulse = 500; // 占空比50% TIM_OCInit.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInit.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High; // 互补极性 TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInit); ``` --- #### **3. 死区时间配置** 死区时间通过 **BDTR寄存器** 的 `DTG[7:0]` 位设置: ```c // 死区时间结构体 TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInit; TIM_BDTRInit.TIM_DeadTime = 0x54; // 死区时间值(需计算) TIM_BDTRInit.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable; TIM_BDTRInit.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable; TIM_BDTRInit.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1; TIM_BDTRInit.TIM_Break = TIM_Break_Disable; TIM_BDTRInit.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_Low; TIM_BDTRInit.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable; TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInit); ``` **死区时间计算**: 若定时器时钟 $f_{CK}$ = 72 MHz,死区时间 $t_{DT}$ 的计算公式: $$ t_{DT} = \frac{DTG[7:0] \times T_{CK}}{2} $$ 例如:需要 $1 \mu s$ 死区时间: $$ DTG = \frac{t_{DT} \times 2}{T_{CK}} = \frac{1 \times 10^{-6} \times 2}{\frac{1}{72 \times 10^6}} = 144 \rightarrow \text{0x90} $$ --- #### **4. 使能输出与启动定时器** ```c // 使能主输出(MOE位) TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); // 启动定时器 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); ``` --- #### **关键点说明** 1. **互补通道**: 通过 `TIM_OutputNState` 使能,如 `TIM_CHANNEL_1` 的互补通道为 `TIM_CHANNEL_1N`。 2. **死区时间寄存器**: `DTG[7:0]` 值范围 0x00~0xFF,实际死区时间需根据时钟频率计算[^1]。 3. **安全特性**: - **刹车信号(Break)**:紧急关闭PWM输出。 - **自动输出(AutomaticOutput)**:在故障时自动关闭输出。 > 配置完成后,使用示波器测量 **CH1**(主通道)和 **CH1N**(互补通道)的波形,应观察到带死区的互补PWM信号。 --- ### 相关问题 1. 如何计算STM32高级定时器的死区时间精度? 2. 互补输出模式下如何实现PWM信号的同步更新? 3. 刹车信号在电机控制中有哪些典型应用场景? 4. 如何通过STM32CubeMX配置互补输出和死区时间? [^1]: STM32参考手册中BDTR寄存器说明(RM0090) [^2]: STM32高级定时器应用笔记(AN4776)
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