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。+ j. \* ^1 l8 P$ e0 ?
, a3 D# \1 _' W; Y
1、什么是PWM& Y( Z9 U: l, ~+ |$ m- P
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:
4 ^7 k* `$ p! A+ q
3 {* k' x% H/ P2 s# u. v8 U
6 M, g; q5 F+ G3 E8 ?5 L* U
7 t5 B: o4 ]5 i9 A
( K/ }, o# d. }9 r% t5 g9 d3 r0 F/ M3 s) V% b+ u" e
PWM的输出等效电压计算公式为:
- l% w0 E1 |6 H6 `8 B) J; z Q2 R
- y8 p! P! ?/ _, f
+ Q+ ^% {( f# r& t0 [) D6 \
# \9 p0 q/ i6 d7 Y
4 R! D k! @3 s h2 n6 `) J
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。, y c) R- l2 q/ [/ @
" G) e: ~7 r. [4 T5 g: e
; `4 g% `& s/ {: u: Q+ Y# p6 ` [3 t9 \/ x( ~2 I) [# F0 P
+ D) G# O1 d+ j2、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。 5 ]) C4 w2 f9 o8 K, D$ S* I
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, E' d: U+ R y9 U* A
! P I7 g: H4 A; a3 i4 \
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:
1 o5 F. W8 U D- // gpio.c
) g. ^ \+ ?2 @( d# V. Q - #include "gpio.h"# b" o$ q9 a5 }6 V3 g3 k" C! i0 |% u
& R; F- l! {; X- int GPIOInit(void)- t1 E) p) Z- N& P% p! u
- {* v' ]9 y1 b7 c
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
9 E* R2 H2 z; u( J4 G1 { - __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
; H# P4 v+ }3 ?1 ]( k, a# ~
: Z* i0 k& F0 _- GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;5 g# D" f1 ]& E- i/ j6 ]8 b
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;! b {6 q* y( t8 W0 [' O4 L
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;! W* J4 h/ V' f$ ?( q
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;2 E# @1 x1 C0 y/ ]1 I: {
- HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);- y7 P9 Z7 H- w5 J
- , y; Y5 }5 R6 X) k# v9 F; i) t
- return 0;
. J8 p I/ i- } - }
复制代码- // gpio.h
2 _ S0 ^; I3 L! ]* K W - #ifndef __GPIO__H__# N3 @, ]2 R3 H2 f
- #define __GPIO__H__
b; L& m/ F# E8 e7 K - 9 ^; [/ L" Z/ O" X# ]
- #ifdef __cplusplus
8 z2 h0 `, d' T$ O, Q; b- Z - extern "C" {
2 W6 }3 Y# o* G/ Y7 Q; V, v! P# J) n - #endif
$ w. O4 r6 f7 S+ E# w - / L, J( Y! V5 s' W6 F8 G9 u
- #include "stm32f1xx_hal.h"+ r; U8 K5 O" C4 D: v L4 u
- ' N: V5 K$ `. I& t5 s5 w
- int GPIOInit(void);! V8 b# V; q% m6 `8 P7 {
9 J0 M& i) t4 `" R- #ifdef __cplusplus
/ Y: \# S( K' I0 J- v - }
2 o5 i' `* ~- D, B - #endif
4 a0 A% F! j% r/ Z5 i8 c
6 o0 w4 w& S; I. N: {7 ?- #endif
复制代码 1 w& i2 M* `& J# m; J; G8 K+ ^' }# M
# ?7 O1 ^3 X# j! l! ^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:
7 x# y; @1 L6 w# d& K7 M+ h- // timer.c3 O7 Q, V3 r8 c. A* j
- #include "timer.h"
3 n% E8 {) h U - " |; T; r* }) H) d7 j& ^
- TimerDef timer1, timer2;- C0 C& x0 Z6 B" e$ \. b# E
- " Y1 g/ N) o* d0 `
- int TimerInit(void); z+ `+ h( W2 l; W U
- {5 u# N2 l$ s: n; L% O9 R3 C
- TimerDef *tmpTim = &timer1;2 n8 n7 k2 l6 U; j- M( ~
- /* 1kHz */
- ^* i( Z4 ]+ L. _4 ^ - tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM1;9 E( W# D: ]$ m4 f8 K! L9 f
- tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;# h' Z, Z6 o$ [' S, k7 G
- tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 1000;. L' \5 L" S1 J' W4 g
: Y/ W; m/ ?4 M2 n+ t- __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
& q& j2 o" T* L, `, l# k2 x* Q - HAL_TIM_PWM_Init(&tmpTim->TIM_Handle);* d) a- w/ A* E" p5 N5 q7 F
. [; N& X- u! u( T- tmpTim = &timer2;- y" w; g+ _) w% n
- /* 100Hz */* U# d, i% J6 d% x ~
- tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM2;" T8 s; F8 x4 a' X |4 p
- tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
- B; |# W* p& E! U - tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 10000;
* |8 p' V- o2 B% F
$ W( M1 m! ]2 Q6 g3 u) _- __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
/ d5 H7 i9 }0 I3 ` I. g) C - 6 q. E3 s4 M( O8 d0 s& N2 c
- HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);
0 y2 v1 j1 a( I, w - HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);* D B: K& [' _" \
9 U5 t' P3 ~( K2 X, F- HAL_TIM_Base_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
^5 ~ |8 e% }- J7 H& ?" o" V - HAL_TIM_Base_Start_IT(&tmpTim->TIM_Handle);+ {+ Q, }0 E6 T$ z" Q3 v
- o; F& H' m) N( {6 ~4 }; D
- return 0;
" N+ k+ F) k% @ - }
' ^) O$ X6 {9 S - 1 z8 L* q# d* ~% t" M7 O
- /**
& }% L* f) ~1 A" R1 S - * \brief Set the PWM config and starts the PWM output.9 L6 d8 Z) N9 ?2 N. C: S# S
- * \param handle Timer handle
* [" G1 Q5 ^. x - * \param channel the TIM Channel
0 F6 G2 g& l* X - * \param duty the duty of PWM) ^, p- h4 i4 j1 F
- * \return status Z' r- `" @- y) N4 c( \
- */
% O* d2 N% A# w/ R* i" N- R: Y2 y0 k - int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty)$ x; |% a' s' _ l5 t# M1 d
- {
& Y- J4 K/ N3 G: _" W* @ - int t = handle->TIM_Handle.Init.Period * duty;8 u/ B; V) K; r7 K. r; Z9 V
- handle->TIM_OC_Handle.Pulse = t;9 A" x+ a7 a" \: Z _2 |, j
- handle->TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
' q% o% ]+ L. I6 g% z' e, l
8 |* A0 a* s- {+ v- HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&handle->TIM_Handle, &handle->TIM_OC_Handle, channel);
. [+ j# s ` m' L) e, g( Y - HAL_TIM_PWM_Start(&handle->TIM_Handle, channel); L9 f( A2 ^+ W7 q9 p# V
- return 0;2 c+ [7 S6 _, V& d7 {7 l: Y9 ?
- }
复制代码- // timer.h, q" G* e W; O" r: r: n A
- #ifndef __TIMER__H__# I+ {7 Z) S7 }3 @" c
- #define __TIMER__H__
0 N1 N1 V4 Y7 ]8 E - 2 }- \% l# {1 \1 q, Z
- #ifdef __cplusplus
8 H2 o" z! p. t7 q3 o3 _+ k% x1 T - extern "C" {
# v [0 G/ O, T$ n% F - #endif
2 {! S3 e; I, ^- N: y" B2 S6 n& k% z - ( h3 X# F8 I; K1 ?& _% A2 M- z& E
- #include "stm32f1xx_hal.h"
9 h9 C! E8 U& j# r; w - ; S' _$ ^ l# _! N9 U9 m/ a1 B: R
- typedef struct TimerDef) d( u( C" t7 _% G- z1 j: l
- {
+ t3 A# n( k `& k* i - TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
1 N# ~3 ^: Z3 L9 d% y2 ? - TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle;
. ?6 u5 W4 \. S _+ p4 ] - 8 k& b2 b) y! r( t& F
- }TimerDef;, P* a% {7 N- ]8 Y
3 v! i$ W6 k+ F6 m K9 `- int TimerInit(void);
- U7 Q0 V& w- Z) S - int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty);
( b0 o) r) q2 Y- ?! I: V9 ~
2 N) q6 ]* l( `3 Y" A: Q- extern TimerDef timer1, timer2;
; @& w0 b( c3 i* ^2 b7 Y
% ?: ~& Y& b( O2 d% z* c! ]- K- #ifdef __cplusplus7 t$ T* E& Z# X
- }, l6 z2 S' {& O8 Q9 D
- #endif7 y& ~: w9 K( z, o9 t
- ' q1 @0 I. n; ?
- #endif8 p' P. o: G( o6 _3 `/ `* R
复制代码
3 w. A% m. C2 P. C1 g7 L6 z2 g9 K0 b& @. u
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。" D8 M0 b6 {3 u+ s. i4 N5 ~5 Q& A
- void TIM2_IRQHandler(void)
: Z% V3 r P; w/ S7 I - {4 L; j: S. |, D% ^% m' I$ P9 l
- static int duty = 0;1 r Y: e1 X5 A
- static int inc = 1;
+ A6 M7 |: e F& Q) E0 S8 e
0 a0 w! i' `, O- y8 y4 w- /* HAL库通用定时器中断处理函数 */ c6 F7 h |- Z& b6 E. |8 u8 F
- HAL_TIM_IRQHandler(&timer2.TIM_Handle);
. j) x( B8 R, t* S! x* k
% g3 e5 C% Q- Y- duty += inc;
( l& h8 ^3 y$ D' i$ R1 G9 P, v - if((duty >= 100) || (duty <= 0)) u: J. J. U A ^) n2 i
- { /* 当占空比到100或0时改变变化方向 */
+ s. p: B/ i8 q3 l' W - inc = -inc;
) ] P& P' S3 o - }3 s3 }2 [- ^- x. A
7 {- J% @: J! ?) |: \! `- M- TimerSetPulse(&timer1, TIM_CHANNEL_1, duty / 100.0);. D3 h/ V6 ?0 K, f% r0 Z* y" {
- }
复制代码
: q- I0 V0 K0 ]8 P6 |6 K2 i" A: Q2 R4 _. r
4、总结9 C' N8 C" X3 C1 D4 Q- o' z$ z# J
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。
7 i% @7 q3 b" e5 ? d" Z- ~
' I d5 f' X1 g* g
m% P7 X5 g) C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。7 u0 E0 N# p) a, o* S& ^
; M" J; f D9 f
) H. A' j( f$ P$ t! a5 g' n
8 N5 E. _. _7 l3 I转载自: 嵌入式技术栈9 u. r8 r$ f9 m8 V) W; m% V
如有侵权请联系删除$ i: [; [. ~7 B% ?, P' a- E
6 Q* g! k# Z8 @. |6 n) N1 d
2 x+ |, s; |# U# R2 f+ q8 Q |