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。

1、什么是PWM
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

( K/ }, o# d. }9 r% t5 g9 d3 r0 F
PWM的输出等效电压计算公式为：
- l% w0 E1 |6 H6 `




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。

" G) e: ~7 r. [4 T5 g: e
; `4 g% `& s/ {: u: Q+ Y# p6 `

+ 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。

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
  

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

1. // gpio.c
   ) g. ^  \+ ?2 @( d# V. Q
2. #include "gpio.h"
   
3. 
   & R; F- l! {; X
4. int GPIOInit(void)
   
5. {
   
6.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   9 E* R2 H2 z; u( J4 G1 {
7.   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   ; H# P4 v+ }3 ?1 ]( k, a# ~
8. 
   : Z* i0 k& F0 _
9.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
   
10.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
11.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
12.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
14. 
    
15.   return 0;
    . J8 p  I/ i- }
16. }

复制代码

1. // gpio.h
   2 _  S0 ^; I3 L! ]* K  W
2. #ifndef __GPIO__H__
   
3. #define __GPIO__H__
     b; L& m/ F# E8 e7 K
4. 
   
5. #ifdef __cplusplus
   8 z2 h0 `, d' T$ O, Q; b- Z
6. extern "C" {
   2 W6 }3 Y# o* G/ Y7 Q; V, v! P# J) n
7. #endif
   $ w. O4 r6 f7 S+ E# w
8. 
   
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
10. 
    
11. int GPIOInit(void);
    
12. 
    9 J0 M& i) t4 `" R
13. #ifdef __cplusplus
    / Y: \# S( K' I0 J- v
14. }
    2 o5 i' `* ~- D, B
15. #endif
    4 a0 A% F! j% r/ Z5 i8 c
16. 
    6 o0 w4 w& S; I. N: {7 ?
17. #endif

复制代码

# ?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

1. // timer.c
   
2. #include "timer.h"
   3 n% E8 {) h  U
3. 
   
4. TimerDef timer1, timer2;
   
5. 
   
6. int TimerInit(void)
   
7. {
   
8.     TimerDef *tmpTim = &timer1;
   
9.     /* 1kHz */
   - ^* i( Z4 ]+ L. _4 ^
10.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM1;
    
11.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    
12.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 1000;
    
13. 
    : Y/ W; m/ ?4 M2 n+ t
14.     __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
    & q& j2 o" T* L, `, l# k2 x* Q
15.     HAL_TIM_PWM_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
    
16. 
    . [; N& X- u! u( T
17.     tmpTim = &timer2;
    
18.     /* 100Hz */
    
19.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM2;
    
20.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    - B; |# W* p& E! U
21.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 10000;
    * |8 p' V- o2 B% F
22. 
    $ W( M1 m! ]2 Q6 g3 u) _
23.     __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    / d5 H7 i9 }0 I3 `  I. g) C
24. 
    
25.     HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);
    0 y2 v1 j1 a( I, w
26.     HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    
27. 
    9 U5 t' P3 ~( K2 X, F
28.     HAL_TIM_Base_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
      ^5 ~  |8 e% }- J7 H& ?" o" V
29.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&tmpTim->TIM_Handle);
    
30. 
    
31.     return 0;
    " N+ k+ F) k% @
32. }
    ' ^) O$ X6 {9 S
33. 
    
34. /**
    & }% L* f) ~1 A" R1 S
35. * \brief Set the PWM config and starts the PWM output.
    
36. * \param handle Timer handle
    * [" G1 Q5 ^. x
37. * \param channel the TIM Channel
    0 F6 G2 g& l* X
38. * \param duty the duty of PWM
    
39. * \return status
    
40. */
    % O* d2 N% A# w/ R* i" N- R: Y2 y0 k
41. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty)
    
42. {
    & Y- J4 K/ N3 G: _" W* @
43.     int t = handle->TIM_Handle.Init.Period * duty;
    
44.     handle->TIM_OC_Handle.Pulse = t;
    
45.     handle->TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    ' q% o% ]+ L. I6 g% z' e, l
46. 
    8 |* A0 a* s- {+ v
47.     HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&handle->TIM_Handle, &handle->TIM_OC_Handle, channel);
    . [+ j# s  `  m' L) e, g( Y
48.     HAL_TIM_PWM_Start(&handle->TIM_Handle, channel);
    
49.     return 0;
    
50. }

复制代码

1. // timer.h
   
2. #ifndef __TIMER__H__
   
3. #define __TIMER__H__
   0 N1 N1 V4 Y7 ]8 E
4. 
   
5. #ifdef __cplusplus
   8 H2 o" z! p. t7 q3 o3 _+ k% x1 T
6. extern "C" {
   # v  [0 G/ O, T$ n% F
7. #endif
   2 {! S3 e; I, ^- N: y" B2 S6 n& k% z
8. 
   
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   9 h9 C! E8 U& j# r; w
10. 
    
11. typedef struct TimerDef
    
12. {
    + t3 A# n( k  `& k* i
13.     TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
    1 N# ~3 ^: Z3 L9 d% y2 ?
14.     TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle;
    . ?6 u5 W4 \. S  _+ p4 ]
15. 
    
16. }TimerDef;
    
17. 
    3 v! i$ W6 k+ F6 m  K9 `
18. int TimerInit(void);
    - U7 Q0 V& w- Z) S
19. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty);
    ( b0 o) r) q2 Y- ?! I: V9 ~
20. 
    2 N) q6 ]* l( `3 Y" A: Q
21. extern TimerDef timer1, timer2;
    ; @& w0 b( c3 i* ^2 b7 Y
22. 
    % ?: ~& Y& b( O2 d% z* c! ]- K
23. #ifdef __cplusplus
    
24. }
    
25. #endif
    
26. 
    
27. #endif
    

复制代码

3 w. A% m. C2 P. C
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。

1. void TIM2_IRQHandler(void)
   : Z% V3 r  P; w/ S7 I
2. {
   
3.     static int duty = 0;
   
4.     static int inc = 1;
   + A6 M7 |: e  F& Q) E0 S8 e
5. 
   0 a0 w! i' `, O- y8 y4 w
6.     /* HAL库通用定时器中断处理函数 */
   
7.     HAL_TIM_IRQHandler(&timer2.TIM_Handle);
   . j) x( B8 R, t* S! x* k
8. 
   % g3 e5 C% Q- Y
9.     duty += inc;
   ( l& h8 ^3 y$ D' i$ R1 G9 P, v
10.     if((duty >= 100) || (duty <= 0))
    
11.     {   /* 当占空比到100或0时改变变化方向 */
    + s. p: B/ i8 q3 l' W
12.         inc = -inc;
    ) ]  P& P' S3 o
13.     }
    
14. 
    7 {- J% @: J! ?) |: \! `- M
15.     TimerSetPulse(&timer1, TIM_CHANNEL_1, duty / 100.0);
    
16. }

复制代码

: q- I0 V0 K0 ]8 P
4、总结
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。

8 N5 E. _. _7 l3 I转载自： 嵌入式技术栈
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2 x+ |, s; |# U# R2 f+ q8 Q