基于STM32 PWM配置经验分享

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攻城狮Melo 发布时间：2023-6-14 10:42

技术帖
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文章简介:	STM32 PWM配置

本文主要介绍通过CubeMX对STM32G070CBT6进行配置生成PWM波，内容包括PWM的基本概念、PWM的应用、PWM产生的方法、STM32 PWM波配置详解。

1、PWM

PWM，英文名Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，也就是一种周期一定而高低电平可调的方波信号，在一个信号周期中，高电平持续时间的为T1，低电平持续时间的为T2 。

占空比：在一个信号周期中，高电平持续时间与信号周期的比值,即T1/Time。比如，Time=40,T1=20,则占空比=20/40=50%，即方波信号的占空比就是50%.

当输出脉冲的频率（周期的倒数）一定时，输出脉冲的占空比越大，其高电平持续的时间越长，只要改变T1和T2的值，即改变波形的占空比，达到PWM脉宽调制的目的。

2、PWM应用( i$ r r' }$ g% Y- z5 `

2.1 LED调光灯 交流调光电路，高电平占多一点，也就是占空比大一点亮度就亮一点，占空比小一点亮度就减弱，前提是PWM的频率要大于我们人眼识别频率（交流调光电路，高电平占多一点，也就是占空比大一点亮度就亮一点，占空比小一点亮度就减弱，前提是PWM的频率要大于我们人眼识别频率，要不然会出现闪烁现象。），要不然会出现闪烁现象。
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2.2 PWM对电机转速的控制
调节占空比可以实现不同电压的输出，实现对电机转速的调节。对于直流电机来讲，电机输出端引脚是高电平电机就可以转动，当输出端高电平时，电机会转动，但是是一点一点的提速，在高电平突然转向低电平时，电机由于电感有防止电流突变的作用是不会停止的，会保持这原有的转速，以此往复，电机的转速就是周期内输出的平均电压值，所以实质上我们调速是将电机处于一种，似停非停，似全速转动又非全速转动的状态，那么在一个周期的平均速度就是我们占空比调出来的速度了。在电机控制中，电压越大，电机转速越快，而通过PWM输出不同的模拟电压，便可以使电机达到不同的输出转速。当然，在电机控制中，不同的电机都有其适应的频率频率太低会导致运动不稳定，如果频率刚好在人耳听觉范围，有时还会听到呼啸声。频率太高时，电机可能反应不过来，正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好。
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2.3 PWM对舵机的控制
舵机的控制就是通过一个固定的频率，给其不同的占空比来控制舵机不同的转角。舵机的频率一般为频率为50HZ，也就是一个20ms左右的时基脉冲，而脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围，来控制舵机不同的转角。500-2500us的PWM高电平部分对应控制180度舵机的0-180度。

3、如何实现PWM信号输出

实现PWM信号输出有两种方式可实现：

一是通过软件模拟实现PWM输出。如果对PWM频率要求不是很高的话，可以利用I/O口设置一些参数来输出PWM信号。因为PWM信号其实就是一高一低的一系列电平组合在一起。具体方法是通过定时器控制I/O的高低电平，对于你要求输出的PWM信号频率与你的定时器一致，用定时器中断来计数，通过调整计数值来改变占空比，当然如果要求不高也可以通过软件延时来实现。

二是可以直接通过芯片内部模块输出PWM信号，前提是这个I/O口要有集成模块，只需要配置好频率和占空比，简单几步就好了。这种自带有PWM输出的功能模块在程序设计更简便，同时数据更精确。

4.STM32 PWM 配置详解

STM32的通用定时器都具有生成PWM波的功能，PWM波可以输出到定时器的通道引脚，也可以不输出到引脚。本文就以定时器TIM3为例，详细说明使用TIM3输出PWM波。STM32 PWM 配置分为基础配置和定时器相关配置。

4.1 基础配置

首先配置PF0和PF1为外部晶振的输入和输出引脚，基础配置主要是STM32时钟配置，如下图所示。设置HSE时钟为8MHz，设置HCLK为50MHz，并将总线定时器时钟频率和总线时钟都设置为50MHz。这样设置是为了方便计算定时器的预分频系数和输入时钟信号频率。

4.2 TIM3定时器配置

定时器TIM3的配置主要包括模式和参数设置。其中模式设置界面如下图所示，时钟源选择内部时钟时钟源；TIM3有四个通道，这里使能通道1，选择工作模式为PWM Generation CH1，此时，引脚PA6自动设置为复用引脚TIM3_CH1，如下图所示。

定时器TIM3参数设置，如下图所示：

1.Prescaler,预分频寄存器值，设置为4999，那么预分频系数就是4999+1.定时器使用内部时钟信号50Mhz，经过预分频后进入计数器的时钟频率就是fclk_cnt=50*10^6/(4999+1)=10Khz.

2.计数模式选择递增计数。

3.counter mode计数周期ARR值，设置为199，那么一个计数周期就是

Tarr=(1+199)/(10*10^6)s=20ms.

4.内部时钟分频，选择Disable，表示不分频。即CK_PSC为=fclk_cnt。

5.自动重载预装载，设置为disable，设置的新的ARR值立即生效。

6.pulse，PWM脉冲宽度，这里设置50，因为计数器的时钟频率为10KHZ，所以脉冲宽度就是5ms。需要注意脉冲宽度小于ARR。

最后开启定时器TIM3的中断。

5.主程序

要启动定时器3的PWM输出，还需要在mai函数中先执行HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);启动定时器3，然后执行函数HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_1);启动CH1的PWM波输出

构建项目后，将其下载到开发板上运行，通过示波器观察PA6引脚波形如下图所示：可以看到经过以上配置，在PA6上输出量一个周期为20ms，高电平脉冲宽度为5ms的固定占空比的PWM波。

当然在实际应用时，通常占空比是随着控制的要求而实时变换的。在程序要动态改变PWM波的占空比，就需要修改寄存器TIMx_CCR1的值。使用宏函数__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,pulseWidth);可以设置CCR值。其中第一个参数为定时器对象指针，第二个参数为定时器通道，第三个参数为需要的CCR值。如下图所示，在main函数while循环中加入一代码，即可实现占空比可调。