STM32·HAL库开发（七）PWM脉宽调制——案例：LED呼吸灯+sg90舵机

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分类专栏： STM32单片机文章标签：嵌入式硬件单片机 stm32 arm开发

于 2023-08-13 23:14:12 首次发布

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本文介绍了STM32F103C8T6单片机的PWM资源、工作模式、周期、频率和占空比设置，以及如何通过PWM控制LED和舵机的案例，展示了如何使用HAL库进行配置和编程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

【PWM简介】

PWM(Pulse Width Modulation)就是对外输出脉宽（占空比）可调的方波信号，简称脉宽调制

信号频率由自动重装寄存器ARR 的值决定，占空比由比较寄存器CCR 的值决定

【F103C8T6 PWM资源】

高级定时器（TIM1）：7路
通用定时器（TIM2~TIM4）：各4路

【PWM输出模式】

        PWM模式1：
        在向上计数时，一旦 CNT < CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平
        在向下计数时，一旦 CNT > CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平
小结： PWM模式1，无论是向上还是向下计数，当计数值小于比较值是输出有效电平

        PWM模式2：
        在向上计数时，一旦 CNT < CCRx 时输出为无效电平，否则为有效电平
        在向下计数时，一旦 CNT > CCRx 时输出为有效电平，否则为无效电平
小结： PWM模式2，无论是向上还是向下计数，当计数值大于比较值是输出有效电平

【PWM周期、频率、占空比】

PWM的周期就是定时器的溢出时间
因为周期是完成一个动作所需的时间，此处动作为高电平到高电平，经过的时间恰为Tout

PWM的占空比 Duty = CCR (ARR+1)

        预分频系数决定了PWM的时钟速度
        ARR（自动重装载值）的大小决定了PWM的周期
        CRRx（捕获/比较寄存器值）决定了输出有效信号的时间

示例：Tclk = 72M 、ARR （自动重装载的值）= 9999、PSC （预分频系数）= 7199
Tpwm = ( (ARR + 1) * (PSC + 1) ) / Tclk = (7200*10000) / 72 000 000 = 1s

【PWM死区设置】

2.STM32F407的互补PWM输出带死区控制_break and dead time management-优快云博客

【demo · PWM_LED】

计算参数：假如频率为 2kHz ，则： PSC=71 ， ARR=499

查看目标GPIO接到哪个定时器的哪一路：

① STM32F103x8B数据手册/STM32F103产品手册

② STM32CubeMX可视化配置

注意：不是所有GPIO都接到了定时器上，因PC13无法使用定时器，本demo采用PB8

Mode：PWM模式1或模式2
Pulse：占空比；对应捕获/比较寄存器2（TIMx_CCR2）中的CCR2[15:0]
Output compare preload：输出自动比较；对应捕获/比较模式寄存器1中的OC2PE位。输出比较2预装载使能
Fast Mode：PWM脉冲快速输出；对应捕获/比较模式寄存器1中的OC2FE位。输出比较2快速使能
CH Polarity：有效电平；对应捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）中的CC2P位。定义输出极性

关键代码：

HAL_TIM_PWM_Start (&htim4,TIM_CHANNEL_3);  //开启PWM输出
//定时器X和通道X，实际使用的哪个定时器哪个通道，就用哪个参数
__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_3,pwmVal);  //设置默认的占空比值

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint16_t pwmVal = 0; // 调整占空比
	uint8_t dir = 1;		 // 改变方向，1：越来越亮，0：越来越暗
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM4_Init();
    HAL_TIM_PWM_Start (&htim4,TIM_CHANNEL_3);

    while (1)
    {
		if(dir)
			pwmVal++;
		else
			pwmVal--;
		if(pwmVal > 500)
			dir = 0;
		if(pwmVal == 0)
			dir = 1;
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_3,pwmVal);
        HAL_Delay(2);
	}
}

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint16_t pwmVal = 0; // 调整占空比
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM4_Init();
    HAL_TIM_PWM_Start (&htim4,TIM_CHANNEL_3);

  while (1)
  {
    while (pwmVal < 500)
    {
        pwmVal++;
        __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
        HAL_Delay(1);
    }
    while (pwmVal)
    {
        pwmVal--;
        __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_3, pwmVal);    //修改比较值，修改占空比
        HAL_Delay(1);
    }
        HAL_Delay(200);
}

【demo · PWM_sg90】

频率： PWM波的频率不能太高，大约50Hz，即周期=1/频率=1/50=0.02s，20ms左右

计算公式：

例：若周期为20ms，则 PSC=7199，ARR=199

计算方法：ARR+1 = 200 设CCRx为X，列比例式：以0度为例，0.5 / 20 = X / 200 , 得X=5

角度表： 角度由占空比控制

0.5 ms-------------0度； 2.5% 对应函数中 CCRx 为 5

1.0 ms------------45度； 5.0% 对应函数中 CCRx 为 10

1.5 ms------------90度； 7.5% 对应函数中 CCRx 为 15

2.0 ms-----------135度； 10.0% 对应函数中 CCRx 为 20

2.5 ms-----------180度； 12.5% 对应函数中 CCRx 为 25

考虑到接线方便，本次使用PB9

注意：可以不开中断

int main(void)
{

    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM4_Init();
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_4);

    while (1)
    {
        HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,5);
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,10);
			HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,15);
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,20);
		HAL_Delay(1000);
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_4,25);
    }
}

demo现象：舵机逐步旋转0°，45°，90°，135°，180°，0°

参考：STM32 HAL库 STM32CubeMX -- PWM（呼吸灯）_hal pwm_Dir_xr的博客-优快云博客