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【经验分享】STM32输出比较模式和PWM模式 比较

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STMCU小助手 发布时间:2022-3-22 13:00
STM32 输出方波的方法有两种比较类似的,一个是PWM模式,一个是输出比较模式。下面来看看这两种模式的不同处在哪。; ?) a, }7 L6 w8 k' s4 x# I- `
. E' \% d0 e5 L; a) ]$ F
先看看官方对两种模式的介绍
$ }- q* W8 z5 R1 G
* T' v, k# U, d5 EPWM模式:
" t) R& e4 S0 V4 w
2 A: \5 U) `+ f7 E V30DM{2]NF%PD5A}0HKMHXG.png
2 P& B) h2 x$ s. a- i" ^" J; |# H0 N* c
输出比较模式4 V3 ]8 }. [( A9 k. G

# P+ B" x2 l: D1 K B3{YZ$B0B2ZPL%9YHG`9I(F.png & ^2 L; D; u3 ?4 S' G) O7 y
7K%P0Z9X9IA`)Q%7~~DOLMX.png
$ V0 `0 k' r2 f  x$ h$ n$ c( Z# l8 R$ S* U9 A
通过两种模式的介绍,好像不能直观的看出来具体差别在哪,再看看两种模式设置时寄存器里面的介绍。# n+ A9 @: F. ^+ i3 J- R0 x0 w! K
8 X! U8 ]4 t; C4 m: O; i0 b
YA3$G]KQJA~[LV]XQSS$RRC.png
, N: E9 E  ^& y: M! ?1 {: B) x; U$ G  z; V' c
通过CCMR寄存器中的OCM位可以看出来这两种模式的一点区别。2 g* Y2 `4 a" z5 N  w& s1 N; `( u; Y

3 W1 w5 s" i9 V9 N" X7 S) |$ ~输出比较模式下: CCR = CNT 时,翻转输出电平。& N5 B" E" X  ]2 G. A

" O+ [1 W) V' M# t$ yPWM模式下:   CNT < CCR时输出一种电平,CNT > CCR时输出相反的电平。
( d/ U' k' W1 k% y/ p5 x
1 Q+ U6 m; l. L$ o  {4 x通过图片来直观的看看这两种模式的区别。
+ [/ z4 a- {* p, Q) D& E
" m3 t4 ]+ b& a- D3 |: U: Z NNAP8IQTH))Y2[NVH7_9QF0.png ; |# @! V6 X8 Y% w

) G* N& l# \( \PWM模式下: ARR 决定输出频率 ,CCR决定输出占空比。
7 ~+ f- s$ z: l, \
- j  X% x  @2 v 9R@UP408E2U4A%Y]$PVP`2G.png
( U, K* A  K8 W* p* N
6 t5 M2 O8 I( M4 n$ D输出比较模式下:  ARR 决定输出频率  CCRx 决定每个通道的初始相位。
& d/ S# @  G7 K/ B9 ~- p9 v
' o6 I/ k# ?+ m4 n& C+ c  o两种模式下最主要的差别就是CCR值代表的含义不一样。PWM模式下CCR可以控制占空比。输出比较模式下CCR可以控制初始相位。
/ N% F0 ?4 Q0 n" ]3 u) o2 Y
8 |, L3 i5 V6 N# {  e下面通过一个程序来对比一下这两种模式' X0 @* J, |4 a

* |4 ?5 C8 {5 Z# L- r6 ]2 y5 x6 `
  1. #include "pwm.h"; B" Z8 E# c  k  j! _' O% y% g
  2. ( }' L  |! ~- j% c9 {& }8 l" k9 r
  3. void TIM3_PWM_Init( u16 arr, u16 psc )
    & R3 ~- T8 N% m; D; ?. k( m
  4. {& I/ X5 b2 ~/ V) C5 `7 |
  5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      v4 ^. h; y1 X- `
  6.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;- [' g9 i  a3 ^( H! V2 x2 |* b
  7.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    + v+ W$ {: O1 m9 c
  8. / V  @# Y/ t$ y/ Y' o
  9.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE );                                                        //使能定时器3时钟8 q/ h( L! h& e2 u
  10.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );        //使能GPIO和AFIO复用功能模块时钟
    6 {$ W5 {& |4 G3 {, C; D- Z

  11. 9 ~8 n) I$ x8 a
  12.     //设置TIM3 CH3
    / ?( N! @9 ]" K5 y# |( C/ M% l
  13.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;. T& p) l, f/ |& \
  14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;$ f$ J1 e5 a4 \; T
  15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;( n: F$ `! H/ ?' B. |/ Z" S
  16.     GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );2 o) ~# a; L& ~; \
  17.     //初始化TIM3" q% Q, V  G. `+ V2 e0 y% N3 ?) t
  18.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    ; d- l) I) [2 ^: Y
  19.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;+ i4 ?2 W' ~7 ]
  20.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;" {! G9 @4 c; Q* y! I& T
  21.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;/ B5 L) x% H# |% S
  22.     TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure );
    6 w$ }: ]' R! O, o7 r
  23.     //初始化TIM3_CH3  PWM 模式" Y) |9 C4 ?# M: n4 Q0 i  j- g) Z
  24.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;" R" V) w5 m2 ]1 j2 N% c
  25.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;( p* Z" v8 o8 \6 h
  26.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    # b% Q6 J1 F& d8 l
  27.     TIM_OC3Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );
    5 t+ u4 g! D9 }: E
  28.     //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器9 ^4 c( n  Q& w) G- Q" H
  29.     TIM_OC3PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );4 ?; I# h& [7 o: g
  30.     //使能TIM3
    % |6 e( S' `9 A$ v8 w6 L. c  [
  31.     TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );
    ' h' {' }5 K  o9 Y. ?1 j
  32. }& G. g. {6 V2 R. Q3 d" M3 z( b% W8 J2 C$ F

  33. ; v' s/ i4 n/ Y( n7 K
  34. void TIM3_CMP_Init( u16 arr, u16 psc )# ?/ c+ J8 U1 U
  35. {
    " i- }; L  _& b. V) p9 a" k
  36.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;, P8 ^3 X% f" Z+ U
  37.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    * v1 S; S9 M' C: y) ~9 f+ E; I. T
  38.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;( P# L; [- R) t6 V

  39. / o2 z9 y+ F0 V* I- \7 N
  40.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE );        //使能定时器3时钟  
    4 S9 S3 e0 C+ |  o+ }5 s
  41.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE );        //使能GPIOC时钟+ v( ?6 J) H4 r# U6 M9 ^7 }

  42. ! V6 l/ m8 }7 U6 c* c+ K8 ^% J
  43.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    2 B0 X* q$ l  H+ E7 ~. M
  44.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    + f  F; n/ q: W
  45.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    9 V  j" m) X6 R) w4 L
  46.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    8 [* A4 K) x3 s0 ^; ~% v
  47.     //初始化TIM3/ u, Y8 C9 d/ K, g) P2 ?* ~( t( X
  48.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
      o9 ?7 U. i# ?
  49.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;- x; E3 p1 h6 O
  50.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;3 j) D  ?' e9 q) N% [8 N2 J
  51.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;- O, h( G* a9 P" i0 S* {$ I
  52.     TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure );
    9 ^- |* Y8 ]- [. l4 |% x
  53. ) o2 O; n. B. C) z, e% K. B
  54.     //初始化TIM3_CH4 比较 模式  输出比较翻转触发模式(当计数值与比较/捕获寄存器值相同时,翻转输出引脚的电平)   . `. ~) y7 Q- \" Y4 c
  55.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Toggle;4 s- P% D- Q. r) ]/ b
  56.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;! U4 H$ I7 }. k7 O( `# X
  57.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;( M$ N/ F7 c1 d8 {
  58.                 # z' P% {( G1 c! m; V# O: ~
  59.     TIM_OC4Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );
    4 J" S9 t& |/ O2 ^; M1 |( k
  60.     TIM_OC4PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    * B! E) k  E. c- V- a8 Q- k
  61. ; c4 ^9 \2 u* U5 f
  62.     //使能TIM3
      J% o3 c9 h+ b% O; Y
  63.     TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );3 ~) n4 i! i7 H. R
  64. }
复制代码
% |; A1 t/ O; Q# e& B" k7 v  X
将定时器3通道3设置为PWM输出模式,定时器3通道4设置为输出比较模式。
1 D/ l& l% ]& J; C
6 u1 m" f0 ^/ T8 H; M  @
  1. #include "sys.h"
    0 Z8 i9 Q/ @& N, f4 l
  2. #include "delay.h"1 N4 e5 f- r: \) I* h
  3. #include "usart.h"3 A. q4 S! j8 d, b& V" D! P
  4. #include "led.h"& D0 c+ D# n. I5 I
  5. #include "pwm.h"+ J' j% j6 Q' \( |: s
  6. // LED0  PA8  LED1 PD28 D& V# X! E5 p# z) o0 [; f
  7. int main(void)
    $ W. D$ t: J$ G
  8. {
    1 Q: W, U1 w/ I
  9.     u16 led_pwm_val=0;( s/ ^9 B* ~' ^8 d; {9 d2 }5 {
  10.         u8 dir=1;3 a- ]/ u% u( X, e* {
  11.     delay_init();       //延时函数初始化; y, n  F9 P7 c2 ]0 ?- R
  12.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);# i. M1 t6 u- ^2 V) Y3 X
  13.     LED_Init();  
    1 Z2 e2 J. z  j9 b
  14. % y: n. d, q( [3 q' n% n6 t1 H
  15.     LED0 = 1;
    & H% G% Z: p: s' o
  16.     LED1 = 1;
    1 ^) ~' E) e- s
  17.     delay_ms(500);, ^2 j) {2 H: s0 w4 m
  18.     LED0 = 0;1 G  W! E) w. P7 [" f  c$ \
  19.     LED1 = 0;* N7 I' n  _' u- K5 d( L$ N
  20.         //比较输出模式下:  ARR 决定输出频率  CCRx 决定每个通道的初始相位
    7 ]+ T+ X% b+ \& T0 g: ~
  21.         //PWM模式:                   ARR 决定输出频率  CCRx 决定输出 的高电平时长
    + y8 q: V3 i4 H' {6 }
  22.     TIM3_PWM_Init(1000-1,72-1); + A) [* V% p/ e+ n$ t# L9 ~( B' i
  23.         % Z) l6 N; H3 I4 d) H0 _
  24.         //比较翻转模式,一个周期只翻转一次,所以频率为 1/2
    2 ^% Z3 n" B7 s" h
  25.         TIM3_CMP_Init(1000-1,71-1);        
    + V* ~; H5 S; I( e+ B2 B

  26. . j  L7 R( U, G$ ~: z
  27.         TIM_SetCompare3(TIM3,100);                //PWM 模式
    8 h: Z3 y, r7 O$ s' R  e
  28.         TIM_SetCompare4(TIM3,100);                //比较输出模式
    - P5 d6 |- h7 u9 D! D
  29.     while(1)! C# V& }4 g  K& Y# O. f
  30.     {4 u0 T( s8 F7 h
  31.                 delay_ms(200);
    ( c  o6 F- J  Q" l
  32.                 LED0 = !LED0;                        7 x! T/ w, K" E6 l) B- ]- S* H) V
  33.     }
    8 i% h% Y- Z( L( i$ Z: ?4 H" E
  34. }
复制代码

9 g* [$ ]* Y* J  x主函数中分别初始化两种模式,然后设置CCR值为相同值,看看输出波形的区别。  {2 a+ B& b# Q

: ~# C/ s+ J; X; B M$SP[M_Q0JPJ(UCQ_1@@CCI.png
1 f- w) p7 k8 U. {# T3 q  N& H- B- ^  p0 g; E& h
蓝色波形为 PWM模式输出的波形,粉色为输出比较模式输出的波形。可以看到同样的设置参数,PWM输出方波频率为1KHz,输出比较输出的方波为500Hz,说明输出比较模式的频率为PWM模式频率的1/2。
: S9 F; j  p# I) z. }9 I2 [) r6 c2 R5 a8 Z6 }
%GSC{SKEV66`XQECSRD7TMN.png : _3 A; a  }$ |* ~- b  N  g) v
7 L$ {; U9 t: B8 {
PWM输出波形的高电平为100us,周期为1000us,占空比为10%,和主函数中设置的一样。" D$ ?$ F& M9 H- u
* W. m2 ~* w! U1 J( S: N
输出比较模式输出的波形起始相位滞后于PWM波形100us,滞后相位差为PWM波形的10%,滞后相位差为本身输出波形的20%。
  t9 T5 w/ D. `6 O8 K! @5 ~+ z4 J. R
输出比较模式的占空比为50%,是固定的不能修改占空比。" h% z2 _  Q& e! M. @, e, X

7 O; }! Z* J- Y! T* x1 W通过上面实验可以看到,这两种模式的主要差别是。& R1 R$ q7 U- F) e

( p$ g+ w2 G+ Z. Z) q! y. D6 U4 EPWM模式: ARR设置频率,CCR设置占空比,频率和占空比可以任意设置,起始相位不能设置。1 n1 L+ B+ ?  O/ i5 U/ d& f
$ G+ V/ [* h& @
输出比较模式:ARR设置频率,CCR设置相位,频率和起始相位可以任意设置,占空比不能设置。输出频率为理论计算值一半。' X3 s: l/ `/ ]2 F

  A  L" M0 M7 c) F5 T! R( V  P6 @
6 s" [7 M2 u, g: [# r) P1 ?4 o9 h8 ~6 j% C5 H2 U. g  m3 O3 I' x% D
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