教你如何用STM32定时器实现定制波形

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eefishing 发布时间：2019-10-1 15:48

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有人想实现如下PWM输出波形，周期T=12us,两路输出波形特征一样，只是第2路【下图中的CHn】波形的输出比第1路【下图中的CHm】滞后T/2。另外，还要保证二者占空比在0~50%范围内可以同步调节。

对于这种输出波形，如果使用2个定时器来做会相对方便点，通过定时器的主从模式来实现。现在客户希望使用1个定时器来完成，那如何实现呢？
当然，用1个带多比较通道的定时器也是可以实现的。我们可以使用PWM输出模式来实现第1路，使用OC toggle模式来实现第2路。下面以STM32F334 Nucleo开发板来着手配置、编程、验证。
这里不妨选用TIM3来实现该输出波形。TIM3的时钟源目前配置为64Mhz,不做预分频，使用向上计数模式。一个计数周期对应的ARR是（12*64）-1，即767。TIM3的通道1输出对应于下图中第1路,TIM3的通道3输出对应于第2路.【图中的黄色斜箭头表示计数器计数变化趋势，从0到ARR，并周期性循环计数。】

因为TIM3通道1采用PWM模式来输出，设置好CCR1、ARR的值即可。通道3采用OC切换输出模式来实现。对于通道3，在一个周期内有两个翻转点，即上图中第2路上升沿的R点和下降沿的F点。结合本实例需求，不难得知，R点所对应的比较值【CCR3】为768/2，即384并保持不变。F点的比较值的大小决定其占空比。由于这里实际需求的占空比不超过50%，正常来讲，则F点可以设置的比较值最大不会超过ARR的值。

我们可以借助TIM3 CH3的比较事件触发DMA，通过DMA来传输存储在内存中R点/F点所对应的比较值以更新CCR3寄存器内容。在R点发生比较事件时，更新F点的比较值，在F点发生比较事件时更新R点的比较值。刚才前面说过了，这里上升沿R点的比较值始终保持不变，即384，我们是通过改变F点的比较值来改变TIM3通道3的占空比。

另外，我们在TIM3通道1的比较中断里修改CCR1的值和通道3在F点所对应的CCR3比较值,最终实现2路占空比0~50%灵活可调的输出。
大致原理就介绍到这里。

下面是有关STM32CubeMX进行初始配置到实现输出的全过程的简单描述。

1、关于定时器TIM3的基本时基参数配置如下：

2、基于定时器事件的DMA传输配置如下：

有关NVIC的配置可以按需操作，其中DMA的传输中断CubeMx工具默认帮我们开启。这里开启了TIM3相关的NVIC配置。将来在TIM3的OC1比较中断里修改CCR1与通道3下降沿翻转点（即上文中的F点）所对应的比较值,即CCR3的值。
3、完成各项配置后，即可生成包含初始化配置代码的工程。
4、在新建的工程里，添加用户代码。代码基于STM32Cube库。
4.1 开启TIM3 CCR1的预装功能。
__HAL_TIM_ENABLE_OCxPRELOAD(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
4.2 关闭TIM3 CCR3的预装功能。
__HAL_TIM_DISABLE_OCxPRELOAD(&htim3, TIM_CHANNEL_3);
4.3使能TIM3 通道1的比较输出中断。
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim3, TIM_IT_CC1);
4.4使能TIM3 通道1的比较输出功能。
TIM_CCxChannelCmd(TIM3, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_ENABLE);
4.5使能TIM3 通道3的比较输出及DMA传输功能。
HAL_TIM_OC_Start_DMA(&htim3, TIM_CHANNEL_3,Data_Pwm, 2);
其中，Data_Pwm是为DMA传输定义的一个内存数组名。
初始定义是：uint32_t Data_Pwm[]={584,384};
4.6启动TIM3的计数器工作。
__HAL_TIM_ENABLE(&htim3);
4.7 在TIM3的OC1比较中断里修改CCR1和通道3下降沿翻转点所对应的比较值。
具体代码放在中断里调用的回调函数。

5、编译、运行，验证结果。
我这里借助MDK-IDE自带的模拟逻辑分析仪，可以看到预期的结果。两路波形保持固定相差，占空比在0~50%范围同步变化。
下面是从动态输出过程中截取到的两幅图，供参考。【红色波形是通道1使用PWM模式实现的，绿色的是通道3使用比较切换模式实现的。】

小结
利用定时器的比较输出切换模式，结合DMA外设，可以灵活地输出各种自定义波形。另外，STM32常规定时器中的CCR寄存器跟ARR寄存器一样具备预装功能，什么时候需开启什么时候需要关闭，结合具体应用来正确配置。否则，在更新ARR/CCR寄存器内容时，可能输出一些我们不期望的脉冲出来，比方不时产生些类似于干扰的尖而窄的脉冲。
最后，希望通过上面示例能带给大家一些应用上的帮助或启示。