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。
; @- S% \" K1 @0 t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。
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：

1. //point 一个周期内的点数
   6 j, S; J% e4 W* {: P& \2 ?# r* o
2. //maxnum 最大值
   
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
   
8.     u16 tem = 0;
   
9.     j = point / 2;                        //水平线位置 单片机没有负电压
   - U7 Y8 }$ Z- f1 b. |; J" j
10.     hd = PI / j;                // π/2 内每一个点对应的弧度值
    $ f7 ?. a4 T, X' I6 y; s% i
11.     k = maxnum / 2;              //最大值一半
    : W9 ?9 M! \; t
12.     for( i = 0; i < point; i++ )
    
13.     {     
    
14.                 fz = k * sin( hd * i ) + k;                                       
    - E9 C& C) H$ u: \! n$ i% d
15.         tem = ( u16 )fz ;                                                
    
16.                 printf("%d\r\n",tem);
    9 u* g" I: E7 I! s( V+ J, y! O# u' c
17.         sinData = tem;
    
18.     }

复制代码

  s( m$ V: x. V' H$ O通过串口波形软件可以看到生成的数据和波形如下：


8 V' B; d/ b9 s4 G1 X
3 I( f: B9 M% D+ ?# y6 [' u数据生成好之后，下来设置定时器输出PWM，

& K% \6 }+ T8 D7 X7 {: A5 A

1. void TIM1_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
   ) k( ~& R4 Y! X) [( a# _
2. {
   
3.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   
4.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
   
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   2 h: J# S5 v% C
6. 
   ! L9 C! F0 d+ {; ~9 ^; c% E$ j
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
   4 r8 z. K; }& ^: T. L1 s& E
8.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //复用时钟
   
9. 
   3 D6 e5 T$ v, B3 @# t/ I0 [: b
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    : }2 J5 l3 O, o6 X9 w
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    $ _; X4 O3 ]+ P; E: n3 ?
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
13.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    # N* r* [! s/ U( u- B
14. 
    % v+ Q% t! O, b2 S# j. B; U
15.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    " u. s7 f3 e0 [
16.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
    % u5 j; C, y. s
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。
    9 T0 k0 B" G: k* a. h! w( R, ~$ i( o$ ^
18.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    , A. n3 e9 Q. A( d' p# x3 h
19.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
20.     TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    
21. 
    
22.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    - A, D% {  X4 r& Z& Z4 c1 \( z
23.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    
24.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    
25. 
    
26.     TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);                                                        //TIM1_OC1   
    $ c9 j3 B, K% @* u3 S
27. 
    8 o' {6 P0 ^) J0 x
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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! g! b& \; d) J/ Z设置定时器1输出PWM波，定时器初始化为:
- n1 _- Y8 W4 H" Z: M( I
8 I2 o$ o. q  {+ N 定时器 TIM1_PWM_Init(1000 - 1, 3);               
- v0 f4 Q* B3 l9 T! H0 Q
! Z& c0 d" v2 |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。
/ m9 H) H; l4 I/ B; r
; _7 Y" c$ z! A  u, A. V! f! ?

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)
   8 k7 [" X* I8 [: M7 K; C
4. {
   8 e" x- L" L- P
5.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
   ) c7 f5 K4 r" p6 d) \8 t2 |8 K2 q
6.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
7. 
   
8.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
   : @  @' Q- w' T- W5 z' Z; t
9. 
   & @8 r3 Q  ~0 x. G, g8 O
10.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    ) I1 Q2 o; v& C6 v
11.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
    - l( I: N, |, t8 Y- G
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。
    + K9 w% k  s3 i* x
13.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    
14.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    ) g  {% g; s9 C& C# Q
15.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
    - ]2 W) G- j8 U% K* p8 _/ S
16. 
    " F9 T; Q% h5 B
17.     TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
18. 
    , n% t: F$ R+ I$ l' [: `
19.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    
20.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
    # x& ~: _# \# k" z7 G% U
21.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;
    
22.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    , |: S; M  B/ F0 W6 ?. \5 T; j: W
23.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    6 L. x3 l% {0 g& g+ c
24.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
    $ d( y/ R0 j8 C( |' I
25. }
    
26. 
    2 H+ e/ U, R$ ]/ F5 u) D
27. u8 dc_cnt = 0;                                                        //占空比计数
    " D" ^& w$ f# u6 S* m* j
28. //定时器2中断中改变 定时器1的占空比值
    - \4 W' N. @1 E' o
29. void TIM2_IRQHandler(void)
    
30. {
    # p  |( R5 G+ ]- g$ D/ \
31.     if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
    : n& a% d# I" c3 w; r1 |$ u
32.     {
    ) I; m/ b( d5 s
33.         TIM_SetCompare1(TIM1, sinData[dc_cnt]);
    * R* Z  K( ?# ?8 k1 ~
34.         dc_cnt++;
    
35.         if(dc_cnt >= PointMax)
    
36.             dc_cnt = 0;
    
37.         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    ) S% K2 y5 x" k- \$ A4 A
38.     }
    
39. }

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" [9 Z% l  ~% o0 N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。
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：

/ o6 ?/ h0 K& \  e
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。
3 c$ o) J. h1 b' Y* A5 E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：

1. void IO_Exti_Init(void)
   
2. {
   0 Y. Q5 q$ a8 R& Z" O2 L
3.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
   
4.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   ) l) u6 [8 Y, Z- ~! A/ o" I
6. 
   
7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
   ; x0 ^; a) t: j, j9 Y( Q
8.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
   
9. 
   ; D, ]3 T; j$ P2 ^8 [  L" W/ v
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
    ( Z) N0 f, t: f/ S
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    
13.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    * G7 K8 O0 _" a8 A* N3 }
14. 
    ; O& L0 J$ ^- D8 s
15.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);
    / ~' T+ x+ {1 P8 \% |
16. 
    2 c) j4 y. b7 L' d7 a
17.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    , T3 j9 E7 w* O7 c; U+ ~! y: f4 v
18.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    - Y* X8 ^6 K3 z6 ]0 l- c1 S% ~& Z
19.     EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
    : h3 `* ?/ }$ |  w* ~
20.     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    
21.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    
22. 
    0 D8 g9 d' O8 v' x; O  V# }' i1 X7 C
23.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
    ( |  ~! c% t# r4 C' {. J9 ?
24.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;
    1 m  m; `3 Y; o+ l! I  I
25.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;
    ' K  |  U2 x* X! \# O2 R2 c& F+ p9 n
26.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
27.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
      A. L+ {& _- c5 v. i) O* y
28. }
    2 Y5 Z- |& s0 W( y1 ?3 r, N
29. 
    0 U& U' l1 R: Z5 w# P1 e, B3 U
30. extern u8 dc_cnt;                                                        //占空比计数
    
31. //10ms中断一次
    
32. void EXTI0_IRQHandler(void)
    1 h, T8 t% ?* L$ O
33. {
    
34.     if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
    
35.     {
    % w  a/ R8 `/ p. a
36.         dc_cnt = 0;
    
37.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    ; N7 u2 T8 I1 D
38.     }
    
39. }

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+ g( F, g& Q' L" j; x5 Y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。
1 ~9 b0 u9 _& d$ _# {- U* p! y( x这样输出的SPWM波就可以通过中断和外部波形进行同步了。



5 J/ n$ k3 r4 t9 H1 d# `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。
4 Y1 X4 D, c. \" Z. K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。

& c. {* a5 \8 Y4 K

1. void get_sin_tab1( u16 point, u16 maxnum )
   
2. {
   
3.     u16 i = 0, j = 0, k = 0;
   
4.     float hd = 0.0;                //弧度
     t1 N: u. }8 |) M2 E
5.     float fz = 0.0;               //峰值
   8 g+ S7 O4 o; Y- H
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
   
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
   
10.     for( i = 0; i < point; i++ )
    
11.     {
    ' ]8 v% I/ m9 z% `) ^2 y8 E
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
    * R4 G8 M0 f5 {2 o
15. 
    + B; U4 q+ V# n1 b5 @3 j4 n
16.         tem = ( u16 )fz ;                                                
    0 `/ n% T! V* G. i, c1 j
17.         sinData = tem;
    
18.     }
    7 l- D0 {2 w3 `! ^( Z2 I5 Y
19. }

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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。
, I7 H, ~( g$ |" @
+ d' L: F! Z: C7 c( T

! C' M# u* ]( Y- D" b如果要让起始位置在270度时，在括号中加上 3/2π就可以了。




; q4 ^* F9 r4 B

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