最近需要用到单片机输出SPWM波功能，在网上找了好多资料，发现都不完整，有算法的没有代码，有代码的看不懂算法。于是只好自己摸索，现将方法整理如下。
, Y. ~1 x1 f! B! u6 d$ k0 G2 ?4 C' n关于什么是SPWM波，为什么要用SPWM波，网上的介绍有很多，就不多说了。主要说一下在STM32F103C8T6上是如何实现的。
6 y* _: Q4 e5 [7 b5 o! |要产生SPWM波，核心就是调节PWM波的占空比，在一定时间段内使输出PWM波所占的面积和对应的正弦波面积相等。占空比的调节需要根据正弦波上对应的点来调节。那么首先就是要生成一组正弦波数据。生成正弦波的数据代码如下：
6 C' u5 ~+ b4 j* b& ?+ S" O
% {4 M4 R* M! \

1. //point 一个周期内的点数
   
2. //maxnum 最大值
   ( O6 ^. ^" U. L& i) N
3. void get_sin_tab1( u16 point, u16 maxnum )
   
4. {
   
5.     u16 i = 0, j = 0, k = 0;
   
6.     float hd = 0.0;                //弧度
   
7.     float fz = 0.0;               //峰值
   $ U! j, y$ `8 |& |0 f
8.     u16 tem = 0;
   
9.     j = point / 2;                        //水平线位置 单片机没有负电压
   ( r6 z- j( E3 f3 a' G( j( m
10.     hd = PI / j;                // π/2 内每一个点对应的弧度值
    % ~" I6 O7 `1 d; z
11.     k = maxnum / 2;              //最大值一半
    
12.     for( i = 0; i < point; i++ )
    1 {% V5 y' @) T9 P" F8 O* X
13.     {     
    
14.                 fz = k * sin( hd * i ) + k;                                       
    
15.         tem = ( u16 )fz ;                                                
    - a* V7 D! U' m$ q/ z, I
16.                 printf("%d\r\n",tem);
    
17.         sinData = tem;
    $ r& F  l) p! M6 R3 D) s) I) ^. A
18.     }

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9 i' ?* v8 g# S3 m; z通过串口波形软件可以看到生成的数据和波形如下：
4 z0 e+ Z5 B7 t/ }# H
  a- t* F1 @) r, b6 v' d
' U4 I9 p6 H" ?9 d0 {$ R  {" S
6 q; I5 Y  E8 p# s* W9 U, J数据生成好之后，下来设置定时器输出PWM，

' U6 w7 \, x* b0 Z, j0 P

1. void TIM1_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
   # x9 |7 ]! t' {% M8 W8 T/ Z
2. {
   
3.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   
4.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
   
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
6. 
   + Q/ D3 c' C5 j1 T
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
   / D- O0 e+ P' V- h
8.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //复用时钟
   0 Q3 j+ V( q- e' O9 |' e
9. 
   # S% s( @9 |' |
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    ' u5 Q8 w# }7 r7 a
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    . U- U, _- M/ Q  l4 S$ f0 Z+ D: C
13.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    9 X5 y1 R! y3 A/ w% Q/ \
14. 
    
15.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    
16.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
    $ K4 [" A: Q; a! p# D. [
17.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;                                //只有高级定时器需要设置，其他定时器可以不设置。
    
18.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    
19.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    * Q, `/ X- W5 J1 p" a+ u
20.     TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
21. 
    
22.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    ) Z1 C( I6 L5 O/ S" a  p
23.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    
24.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
      J7 p4 y3 I, x; M$ N
25. 
    ) t( h, q/ n) T; s3 |3 R; w
26.     TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);                                                        //TIM1_OC1   
    
27. 
    3 y0 @! n! L6 E0 _
28.     TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);
    
29. 
    
30.     TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
    
31.     TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);                                                                        //高级定时器才有  必须打开
    
32. }

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设置定时器1输出PWM波，定时器初始化为:

( Y& m) D- ]& F3 w 定时器 TIM1_PWM_Init(1000 - 1, 3);               

* S5 _% J' |) i# L5 H: t定时器1输出18K的PWM波,此时输出的PWM波占空比是固定的，还不能随着正弦规律变化。下来利用定时器2的定时中断，在中断中改变PWM的占空比。

1. //APB1时钟分频为2  TIM2-7 时钟数为APB1 2倍
   
2. // Tout= (arr+1)*(psc+1) / Tclk
   
3. void TIM2_Init(u16 arr, u16 psc)
   
4. {
   
5.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   
6.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
7. 
   . |. k" l8 |8 M$ Q) o, R4 M
8.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
   3 Z: Q2 x0 F7 O- |; [! ?) z
9. 
   " ?* t1 x2 p! I- \
10.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    
11.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
    
12.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;                        //只有高级定时器需要设置，其他定时器可以不设置。
    
13.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    
14.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    # I' r! c$ [6 `
15.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    5 v6 ?. a3 g4 Q
16. 
    & ~/ a+ @! g1 m6 Y2 J4 F) L- ~3 \- @
17.     TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    ; c3 x# S  @. {: V! Q7 w5 U
18. 
    $ w3 x  B4 c8 A: \0 U9 q6 d( p
19.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    
20.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
    . b9 `; J1 g" |, s0 h2 V% f
21.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;
    
22.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    ' v5 E3 g* g1 h9 ~- [
23.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    ; C( K; x2 `- y, v. m: M
24.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    / _( w4 N. O. b2 w7 c% Q( o: k6 d: d% T, R
25. }
    ! s9 Z2 q, b" E; X, i1 ?* ]2 _0 I
26. 
    " L8 h. F+ E& S& \2 @* Z
27. u8 dc_cnt = 0;                                                        //占空比计数
    8 U% k. B% C+ ]6 V5 S. H
28. //定时器2中断中改变 定时器1的占空比值
    
29. void TIM2_IRQHandler(void)
    
30. {
    1 u) V) A& H' ]) `% a& M4 O
31.     if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    
32.     {
    3 h0 g8 X7 e1 H: \1 ^1 U' [+ {
33.         TIM_SetCompare1(TIM1, sinData[dc_cnt]);
    
34.         dc_cnt++;
    
35.         if(dc_cnt >= PointMax)
    # z2 g$ `, o7 c' t% B
36.             dc_cnt = 0;
    9 N4 t8 V% u, F8 m" @2 f
37.         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    
38.     }
    
39. }

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在定时器2中断中，依次将sinData数组中存放的正弦数据做为PWM的占空比值。由于生成的正弦数据最大值是1000，输出PWM的ARR值也是1000，那么生成的正弦值就可以直接做为占空比用。如果生成的正弦波数据和ARR值不一样，在此处需要一个转换，用比例系数调整正弦波中的最大值刚好是占空比最大值就行。
. K* y0 L; o% x/ }  g这样在定时器1输出PWM比的时候，在定时器2中断中调整PWM的占空比，这样输出的PWM波经过外部电容后，就是一个正弦波。在PA8引脚接105电容。生成的波形如下：

. [' p! k1 C9 @
生成了正弦波之后，初步目的算是达到了。那么如何用生成的正弦波，和外部市电波形同步呢。
可以用过零检测电路将外部波形测出来。在每个零过点的时候输出一个脉冲。然后用中断检测这个脉冲，每次过零点到来时，在中断中将正弦波数组下标设置为0，这样每个过零点时，输出的正弦波也从0点开始输出。
外部中断代码如下：

) C; U9 p3 i1 z# X

1. void IO_Exti_Init(void)
   " W: N9 ]. k$ z  l: G
2. {
   1 G- V/ `8 r& F! _1 n: J7 e: ]/ r5 ~, ^
3.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
   0 s( Q; @1 B  }- X) ~; v9 L
4.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   . t3 R& _  k9 `+ |' g9 u# ]
6. 
   
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
   : q- h1 J; i. ^4 P( N
8.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
   6 z! f  f+ O6 X: V. O, F
9. 
   
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    ) n' U; F* K. P* i, I
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    + S- P2 h, f) z* |
13.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    8 V4 z1 m7 ^7 D5 y! n
14. 
    / D& S  R  Q  b  Z) m( }7 b) [
15.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
    
16. 
    
17.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    ( j0 ?* S% U" f# r$ n
18.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    
19.     EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    
20.     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    2 D! f9 W, _! A/ @7 P8 H
21.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
22. 
    
23.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    ! G$ S4 V8 d% Y: X
24.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;
    
25.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;
    
26.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
27.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    $ @% G4 W2 ?- k1 a' r
28. }
    9 o' h# M7 K2 j0 v" l
29. 
    2 D8 ^  R5 W2 e8 g& g
30. extern u8 dc_cnt;                                                        //占空比计数
    + G# Q" q' A& C' m; ~" P! {& G
31. //10ms中断一次
    
32. void EXTI0_IRQHandler(void)
    8 W) |7 w! p3 r* d
33. {
    
34.     if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
    
35.     {
    
36.         dc_cnt = 0;
    ) H# H2 }3 t9 A
37.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    ) C+ M3 Y$ g8 l& f
38.     }
    
39. }

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5 ^1 y/ n, P0 O7 n- H3 g在外部中断中将正弦波数组的下标控制值dc_cnt 清零，这样每个过零点时，输出的正弦波数据正好是第一个。
& l; T  R0 V1 l8 n- {+ t这样输出的SPWM波就可以通过中断和外部波形进行同步了。
" L/ f# P- h+ k3 M2 [7 g; {* N

' e+ ~+ F" C# N5 P% l% s
& ^0 F9 m/ ]8 u6 t通过波形可以看出，在过零点位置，输出正弦波也刚好在零点。
5 L& P& f: p; v" ^如果要调整输出正弦波数据的初始位置怎么办呢？只需要在生成正弦波数据时，设置初始位置就行。

1. void get_sin_tab1( u16 point, u16 maxnum )
     u" W1 h4 g8 H/ B$ h0 O; }
2. {
   
3.     u16 i = 0, j = 0, k = 0;
   
4.     float hd = 0.0;                //弧度
   
5.     float fz = 0.0;               //峰值
   
6.     u16 tem = 0;
   
7.     j = point / 2;                        //水平线位置 单片机没有负电压 水平线为点值数量的一半
   4 k- I3 y* K! U5 T+ y
8.     hd = PI / j;                // π/2 内每一个点对应的弧度值
   
9.     k = maxnum / 2;              //最大值一半
   3 G; Q# _0 J$ V# E' u
10.     for( i = 0; i < point; i++ )
    
11.     {
    
12.                 fz = k * sin( hd * i ) + k;                                                //起点为中间值
    
13.         //fz = k * sin( hd * i + PI / 2) + k;                        //起点位置偏移到 π/2  起点为最大值
    
14.                 //fz = k * sin( hd * i + PI / 2 + PI ) + k;                //起点位置偏移到 π/2 + π 起点为最小值
    
15. 
    1 z" ~: U, F7 X% v; g
16.         tem = ( u16 )fz ;                                                
    / F  q) F2 Y! V+ X" M0 o1 }
17.         sinData = tem;
    
18.     }
    
19. }

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4 J, k2 c1 i8 R9 M在生成数据是 sin( hd * i ) ,的值就是初始相位，如果要调整初始位置，只需要将括号中的值加上偏移量就行，默认的起始位置在正弦波的0度位置，如果要让初始位置在90度，那么给括号中的值在加上 π/2就可以了。

8 o: L0 M( y) [& j6 o6 w* R

如果要让起始位置在270度时，在括号中加上 3/2π就可以了。
2 n% O# D6 ~$ K( {- P
9 e/ i  F% g- e7 {  a5 U& w! Z


* g0 R# [; p8 ]6 d