正点原子stm32F407学习笔记9——PWM 输出实验

一、PWM 简介

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。简单一点，就是对脉冲宽度的控制，PWM 原理如图所示：

图中，我们假定定时器工作在向上计数 PWM模式，且当 CNT<CCRx 时，输出 0，当 CNT>=CCRx 时输出 1。那么就可以得到如上的 PWM示意图：当 CNT 值小于 CCRx 的时候，IO 输出低电平(0)，当 CNT 值大于等于 CCRx 的时候，IO 输出高电平(1)，当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的频率，这就是 PWM 输出的原理。

二、操作步骤

我们使用的是 TIM14 的通道 1，所以我们需要修改 TIM14_CCR1 以实现脉宽控制DS0 的亮度下面我们介绍通过库函数来配置该功能的步骤。PWM 实际跟上一章节一样使用的是定时器的功能
1）开启 TIM14 和 GPIO 时钟，配置 PF9 选择复用功能 AF9（TIM14）输出。
要使用 TIM14，我们必须先开启 TIM14 的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE); //TIM14 时钟使能
还要配置 PF9 为复用（AF9）输出，才可以实现 TIM14_CH1 的 PWM 经过 PF9输出
GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9 复用为定时器 14
2）初始化 TIM14,设置 TIM14 的 ARR 和 PSC 等参数。
在开启了 TIM14 的时钟之后，我们要设置 ARR 和 PSC 两个寄存器的值来控制输出 PWM的周期。当 PWM 周期太慢（低于 50Hz）的时候，我们就会明显感觉到闪烁了。
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化 TIMx 的
3）设置 TIM14_CH1 的 PWM 模式，使能 TIM14 的 CH1 输出。
PWM 通道设置是通过函数 TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()来设置的，不同的通道的设置函数不一样，这里我们使用的是通道 1，所以使用的函数是 TIM_OC1Init()。

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；
typedef struct
{
 uint16_t TIM_OCMode; 
 uint16_t TIM_OutputState; 
 uint16_t TIM_OutputNState; */
 uint16_t TIM_Pulse; 
 uint16_t TIM_OCPolarity; 
 uint16_t TIM_OCNPolarity; 
 uint16_t TIM_OCIdleState; 
 uint16_t TIM_OCNIdleState; 
} TIM_OCInitTypeDef;
这里我们讲解一下与我们要求相关的几个成员变量：
参数 TIM_OCMode 设置模式是 PWM 还是输出比较，这里我们是 PWM 模式。
参数 TIM_OutputState 用来设置比较输出使能，也就是使能 PWM 输出到端口。
参数 TIM_OCPolarity 用来设置极性是高还是低。
其他的参数 TIM_OutputNState，TIM_OCNPolarity，TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是高级定时器才用到的。要实现我们上面提到的场景，方法是：
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择模式 PWM
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性低
TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1

4）使能 TIM14。
TIM_Cmd(TIM14, ENABLE); //使能 TIM14
5）修改 TIM14_CCR1 来控制占空比。
最后，在经过以上设置之后，PWM 其实已经开始输出了，只是其占空比和频率都是固定的，而我们通过修改 TIM14_CCR1 则可以控制 CH1 的输出占空比。继而控制 DS0 的亮度。
在库函数中，修改 TIM14_CCR1 占空比的函数是：
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；
理所当然，对于其他通道，分别有一个函数名字，函数格式为 TIM_SetComparex(x=1,2,3,4)。

三、软件设计

使用定时器14的PWM功能，输出占空比可变的PWM波，用来驱动LED灯，从而达到LED【PF9]亮度由暗变亮，又从亮变暗，如此循环。
pwm.c文件

#include "pwm.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
 


//TIM14 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 TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
{		 					 
	//此部分需手动修改IO口设置
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM14,ENABLE);  	//TIM14时钟使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); 	//使能PORTF时钟	
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_TIM14); //GPIOF9复用为定时器14
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;           //GPIOF9
	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(GPIOF,&GPIO_InitStructure);              //初始化PF9
	  
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM14,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定时器14
	
	//初始化TIM14 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性低
	TIM_OC1Init(TIM14, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM1 4OC1

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM14, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM14在CCR1上的预装载寄存器
 
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM14,ENABLE);//ARPE使能 
	
	TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);  //使能TIM14
 
										  
} 

pwm.h文件：

#ifndef _TIMER_H
#define _TIMER_H
#include "sys.h"

void TIM14_PWM_Init(u32 arr,u32 psc);

#endif

main.c文件：

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"


int main(void)
{ 
	u16 led0pwmval=0;    
	u8 dir=1;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);  //初始化延时函数
	uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200
 	TIM14_PWM_Init(500-1,84-1);	//84M/84=1Mhz的计数频率,1微秒,重装载值500，所以PWM频率为 1M/500=2Khz.     
   while(1) //实现比较值从0-300递增，到300后从300-0递减，循环
	{
 		delay_ms(10);	 
		if(dir)led0pwmval++;//dir==1 led0pwmval递增
		else led0pwmval--;	//dir==0 led0pwmval递减 
 		if(led0pwmval>300)dir=0;//led0pwmval到达300后，方向为递减
		if(led0pwmval==0)dir=1;	//led0pwmval递减到0后，方向改为递增
 
		TIM_SetCompare1(TIM14,led0pwmval);	//修改比较值，修改占空比
	}
}