我们这次只使用一块STM32核心板并且基于上篇中实现的工程模板进行开发即可。开始之前，先介绍一下什么是PWM。

0 K9 s9 C2 B' ~% q1、什么是PWM
7 m# v; E/ W7 i- g, B6 w+ u" h脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）是一种通过数字信号控制模拟器件的方式，它通过产生不同占空比（Duty Cycle）的矩形波来在输出端等效出不同电压值的控制效果，即对输出的脉冲宽度（占空比）进行调制，实现其对模拟器件的控制。下图展示了三种不同占空比PWM波的时间-幅度图：

: B3 _! N7 J* j3 z) |
) V' Q; P' I4 M5 ~( O
0 q6 }# U% }3 N; {5 ?$ y1 `  L1 p) I: n

PWM的输出等效电压计算公式为：


* |( Y6 x% F% U


假设上述三种PWM波的VCC为5V，则上述三种等效输出电压分别为1.5V、2.5V、3.5V，即使用数字信号实现了模拟控制。

' e- h0 B2 C, }+ t, j


2、STM32定时器

从官网上或使用CubeMX查询可知STM32F103RCT6属于大容量产品，共计有8个16位定时器，其中定时器1与定时器8为高级定时器；定时器2、3、4、5为通用定时器；定时器6、7为基本定时器。高级定时器与基本定时器都各有4个通道可以用来实现输入捕获或生成PWM等功能，同时高级定时器还具有输出互补PWM、刹车控制等功能。而基本定时器可以实现定时产生中断的基本功能。

本次使用的LED连接在PA8上，查询F1的数据手册可知其可被复用为TIM1_CH1，即定时器1的输出通道1，可以使用该通道生成一个PWM。再使用定时器2生成一个周期性中断，改变PWM的占空比，生成一个占空比变化的PWM波，同时学**定时器的使用方法。

在HAL库中基本每个.C文件都对应了一个外设，里面封装了对该外设的各种操作函数，在文件中还有详细的注释描述其使用方法．例如定时器操作的源码就在stm32f1xx_hal_tim.c文件中，按照文件开始的注释中的说明，定时器或PWM生成的基本步骤为：

• 根据用途调用HAL_TIM_Base_MspInit()或HAL_TIM_PWM_MspInit()等函数进行初始化
• 使用__HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE()使能定时器对应的时钟，设置使用的IO
• 根据用途调用HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()等进行进一步设置
• 调用HAL_TIM_Base_Start()或HAL_TIM_PWM_Start()启动定时器
  1 l# A1 k0 b3 p0 {0 N+ ^# ^" ]: M  M

3、代码编写

为了方便后续管理，我将GPIO的部分与定时器的部分分开，并且开启定时器2的中断功能。1、GPIO部分负责初始化PA8端口，并设置为功能复用。gpio.c与gpio.h内容如下：
$ F( T$ ?) {7 u8 v0 G' r

1. // gpio.c
   0 S# Q! Q9 x2 a  X" R
2. #include "gpio.h"
   
3. 
   ' l" I" s; A& A
4. int GPIOInit(void)
   
5. {
   ( d1 ?- t7 f7 ~  d0 D6 \) B2 J
6.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   
7.   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
8. 
   
9.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
   
10.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    - ^) V- S  a, Z6 K  L  F4 N
11.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
12.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    " L9 H5 f$ V3 T. @& `$ X. ~
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    ' ^5 H. l  U1 L' H. _& }6 A) ?1 r
14. 
    7 w: y/ y7 m2 l3 A8 u
15.   return 0;
    ' s& K4 a6 i) B6 y6 i
16. }

复制代码

1. // gpio.h
   ) I' ]) {' U1 }$ H
2. #ifndef __GPIO__H__
   ' x$ k: H1 X3 z" Z( c1 _
3. #define __GPIO__H__
   ( B- a3 F  s2 ]# ]
4. 
   " L; F. I/ `4 t5 f2 u
5. #ifdef __cplusplus
   
6. extern "C" {
   : V/ u" L- n  x$ a; X4 w! l) n! M* A3 [
7. #endif
   4 [1 t) D8 m) ^1 F) _7 P8 j
8. 
   
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   5 j  F/ o, u) I7 u- f8 S2 I- Z
10. 
    
11. int GPIOInit(void);
    ! i' l/ [7 {8 }! ?3 B. N' J2 M
12. 
    
13. #ifdef __cplusplus
    : `' ]/ g+ ^! w) v; t+ ^* H5 a0 O
14. }
    6 F7 u! m# i& _+ }' M1 e# o
15. #endif
    
16. 
    ( A' @7 M* }/ L
17. #endif

复制代码

2、定时器部分负责初始化定时器1与定时器2，设定的频率分别为1kHz与100Hz，并且设置定时器1输出PWM的占空比。timer.c与timer.h内容如下：

1. // timer.c
   
2. #include "timer.h"
   : ^7 \  Z. q" C, R) j: Z
3. 
   7 O1 S# ^4 q# h( h6 z
4. TimerDef timer1, timer2;
   2 ^. `- H! t3 [+ `& d
5. 
   $ B! G- Q3 n/ z: Y
6. int TimerInit(void)
   
7. {
   / z* X, M% R4 J# q: t
8.     TimerDef *tmpTim = &timer1;
   
9.     /* 1kHz */
     @/ t) s% K# h/ c
10.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM1;
    " _) Z2 w+ v# n- H5 N
11.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    2 x+ Y+ M6 R, \8 r8 w/ s4 W
12.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 1000;
    , e# w8 V1 \  b9 C
13. 
    * c" }% L' _8 S9 Z$ r+ l
14.     __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
    ! b1 @' k1 H. I. c0 c# }+ o
15.     HAL_TIM_PWM_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
    
16. 
    ' W& F( D8 ]3 V
17.     tmpTim = &timer2;
    
18.     /* 100Hz */
    . y; U2 o8 H  f8 u4 Z" n; r/ I
19.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM2;
    
20.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    3 ^& K2 k/ x# L& ]. m- [' o$ m
21.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 10000;
    ! v/ C( }7 y5 ^1 |2 F. ]
22. 
    
23.     __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    
24. 
    
25.     HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);
    - X; J8 h- I; ^* z$ d( c
26.     HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    ' e& _) E) v# S* p5 F( N2 \+ Y8 \
27. 
    
28.     HAL_TIM_Base_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
    
29.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&tmpTim->TIM_Handle);
    
30. 
    % ~  {* J4 U% ^
31.     return 0;
    . @, ~1 n$ g& z
32. }
    1 `- {  ?! H4 d
33. 
    4 {5 G, T0 [. s! G* r+ U0 v& G
34. /**
    5 [3 L) Y, q% y
35. * \brief Set the PWM config and starts the PWM output.
    2 Q! Z* q4 v* J6 c/ f
36. * \param handle Timer handle
    / s; G8 `$ b( R
37. * \param channel the TIM Channel
    
38. * \param duty the duty of PWM
    
39. * \return status
    8 I9 h, r( B! y
40. */
    
41. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty)
    ; q+ m# X9 X( R) A/ P( z" `0 E# Z
42. {
    
43.     int t = handle->TIM_Handle.Init.Period * duty;
    
44.     handle->TIM_OC_Handle.Pulse = t;
    # i2 P6 h# x$ z
45.     handle->TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    + c! A$ Z: q' Y
46. 
    
47.     HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&handle->TIM_Handle, &handle->TIM_OC_Handle, channel);
    
48.     HAL_TIM_PWM_Start(&handle->TIM_Handle, channel);
    
49.     return 0;
    
50. }

复制代码

1. // timer.h
   
2. #ifndef __TIMER__H__
   ' G# `0 V6 w# i' v/ o8 A
3. #define __TIMER__H__
   ' s" w" Z- s, |9 K! n0 B
4. 
   / p) b5 c. L8 g/ l+ J6 E5 r. ^
5. #ifdef __cplusplus
   
6. extern "C" {
   4 O  J. H8 C) d) k
7. #endif
   " Y% ]0 W. G9 M; b! M, p
8. 
   % I8 R0 J+ ]3 M
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
10. 
    
11. typedef struct TimerDef
    
12. {
    6 l/ ?7 O6 c( D' k. k, m
13.     TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
    $ \9 M6 d2 C  l# T
14.     TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle;
    
15. 
    ! o6 c' F% r& J! v4 Z8 X
16. }TimerDef;
    
17. 
    
18. int TimerInit(void);
    
19. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty);
    % H& y& v' n& g1 \  {' X7 t
20. 
    * g+ H( d3 _- [. u$ o
21. extern TimerDef timer1, timer2;
    2 D) t1 e/ J, u
22. 
    7 T9 k2 {$ M, p/ ^3 R
23. #ifdef __cplusplus
    
24. }
    ' l' L7 ~6 {6 t0 D/ V
25. #endif
    
26. 
    
27. #endif
    

复制代码

3、定时器2中断函数：因为上面开启了定时器2中断，所以需要自行实现中断函数。这里在中断函数里每次增加PWM的1%占空比，增加到100%后变为每次减小1%，减小到0后再增加，如此往复。
& m& G2 z9 k1 q: [2 U: D$ W

1. void TIM2_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     static int duty = 0;
   
4.     static int inc = 1;
   
5. 
   
6.     /* HAL库通用定时器中断处理函数 */
   : e' a7 w5 h+ X" W
7.     HAL_TIM_IRQHandler(&timer2.TIM_Handle);
   
8. 
   : D% ^- f. l( i* ~8 e  `7 u
9.     duty += inc;
   . M! |2 F6 @# i
10.     if((duty >= 100) || (duty <= 0))
    ; r, G( ?: d1 h: h7 {: X
11.     {   /* 当占空比到100或0时改变变化方向 */
    
12.         inc = -inc;
    
13.     }
    ( d. F, a0 N+ B" a3 k7 q+ r  _
14. 
    + F1 N+ `" n) }: x  d+ a% i
15.     TimerSetPulse(&timer1, TIM_CHANNEL_1, duty / 100.0);
    
16. }

复制代码

! C$ E/ g4 z. l( g2 `9 Z
1 v4 Z4 j3 G/ o+ \6 |4 \4、总结
7 {' G* L  m7 u; Z' }: R* ]至此我们就实现了呼吸灯代码的编写，我们使用了TIM1产生PWM驱动LED，使用TIM2产生中断修改PWM的占空比，让LED的亮度发生变化。
4 B; v; s/ l+ r$ @- P9 m2 d
: X3 j8 K* F( H+ q$ J0 k

通过示波器可以直观的看到该PWM的占空比是时刻在变化的，本期代码可以在文后网址中下载。下期我们来聊聊串口的使用，扫一扫下方二维码关注我，我们下期再见。

* `8 y0 g5 j* ]7 O5 X  W2 K

: O* f# e& H4 M9 G
) p- W5 P6 X9 O  t0 ^8 j: T' n
转载自： 嵌入式技术栈
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# ?+ D* d' Q. u3 F" y

$ g( c, }3 o" T. N