12.1. PWM简介

PWM全称为“Pulse Width Modulation”。中文翻译为：脉冲宽度调制。脉冲宽度指的是 脉冲持续的时间，既高电平或低电平保持（持续）的时间。而PWM通俗的说就是人为的（通过微处理器）去控制电平高低保持的时间。这里引出一个新名词，占空比：在一个脉冲的循环中，通电时间相对于总时间所占的比例。
' M. M9 U$ f! g
STM32 的定时器除了 TIM6 和 TIM7。其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出。而通用定时器也能同时产生多达 4 路的 PWM 输出，这样，STM32 最多可以同时产生 30 路 PWM 输出！
5 Q  i3 a. z6 h) \: W, u8 n
. R" t: e, v$ i2 b* @( a
12.2. PWM相关寄存器

除了定时器章节介绍的几个寄存器（ ARR、PSC、 CR1 等） 外，还会用到 4 个寄存器（通用定时器则只需要 3 个），来控制 PWM 的输出。这四个寄存器分别是：捕获/比较模式寄存器（ TIMx_CCMR1/2）、捕获/比较使能寄存器（ TIMx_CCER）、捕获/比较寄存器（ TIMx_CCR1~4） 以及刹车和死区寄存器（ TIMx_BDTR）。
& f7 u  a6 u% c" a. h& O$ V3 {
（1）捕获/比较模式寄存器（ TIMx_CCMR1/2）
4 Z- |) D* Y) P8 F4 X9 s6 R
6 K# l8 C9 G8 r9 S( q# _: ^- @该寄存器总共有 2 个， TIMx _CCMR1　和 TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1 控制 CH1 和 CH2，而 TIMx_CCMR2 控制 CH3 和 CH4。

寄存器分了　2　层，上面一层对应输出时的设置而下面的则对应输入时的设置。模式设置位 OCxM，此部分由 3 位组成。总共可以配置成 7 种模式，我们使用的是 PWM 模式，这 3 位必须设置为110/111。这两种 PWM 模式的区别就是输出电平的极性相反。 另外 CCxS 用于设置通道的方向（输入/输出）默认设置为 0，就是设置通道作为输出使用。

6 t6 a* Q0 u" K# K: h

1. /**
   ; p  i) Q) a; Z3 {: ?: E5 U3 V
2.   * 没有重映射时，TIM3的四个通道CH1, CH2, CH3, CH4分别对应PA6, PA7, PB0, PB1
   
3.   * 部分重映射时，TIM3的四个通道CH1, CH2, CH3, CH4分别对应PB4, PB5, PB0, PB1
   ! W5 t( X7 P, S, y7 d
4.   * 完全重映射时，TIM3的四个通道CH1, CH2, CH3, CH4分别对应PC6, PC7, PC8, PC9
   
5.   *
   - C# H6 z5 H+ B% ~' t" r6 D
6.   * 110：PWM模式1 - 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CRRx时，通道x为有效电平，
   
7.   * 否则为无效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CRRx时，通道x为无效电平，
   3 {2 n, @2 b" n- U4 W" O0 @5 a
8.   * 否则为有效电平。
   
9.   *
   
10.   * 111：PWM模式2 - 在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CRRx时，通道x为无效电平，
    ( H, {- P2 Z0 g' z
11.   * 否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CRRx时，通道x为有效电平，
    5 Z( d  y* K* Z0 }
12.   * 否则为无效电平。
    
13.   */

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6 A' u5 [& n0 h9 A（2）捕获/比较使能寄存器（ TIMx_CCER）
# i3 o% c2 L8 R% @, }" P3 b
这里只用到了 CC1E 位，该位是输入/捕获 1 输出使能位，要想PWM 从 IO 口输出，这个位必须设置为 1。

+ D# I5 ]& _  M2 q6 j3 ]
0 R. d" W) U6 |' p7 j
" {1 b; B7 i- s% z" U（3）捕获/比较寄存器（ TIMx_CCR1~4）
2 ]2 p. I& Y9 w: m& @9 x
该寄存器总共有 4 个，对应 4 个输通道 CH1~CH4。在输出模式下，该寄存器的值与 CNT 的值比较，根据比较结果产生相应动作。利用这点，我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制 PWM 的输出脉宽了。



) e: M  r) E' R& ]; W（4）刹车和死区寄存器（ TIMx_BDTR）
, m! U3 C4 Y: E$ n: B$ |5 {" s3 P+ u' o
+ n* c/ y0 A  t8 v+ w/ I, F3 d: T如果是通用定时器，则配置以上三个寄存器就够了，但是如果是高级定时器，则还需要配置：刹车和死区寄存器（ TIMx_BDTR）。该寄存器，我们只需要关注最高位： MOE 位，要想高级定时器的 PWM 正常输出，则必须设置 MOE 位为 1，否则不会有输出。注意：通用定时器不需要配置这个。

8 C7 R: S3 }* z9 p* s7 M
' j7 M1 z7 g& W' I9 W) R! K% a12.3. PWM波形产生原理
5 V* m  U+ ^6 `  @3 N9 R
通用定时器可以利用 GPIO 引脚进行脉冲输出，在配置为比较输出、PWM 输出功能时，捕获/比较寄存器 TIMx_CCR 被用作比较功能，下面把它简称为比较寄存器。

: z7 _9 }* \! Y0 ^这里直接举例说明定时器的PWM输出工作过程：若配置脉冲计数器TIMx_CNT 为向上计数，而重载寄存器 TIMx_ARR 被配置为 N，即 TIMx_CNT 的当前计数值数值X在 TIMxCLK 时钟源的驱动下不断累加，当 TIMx_CNT 的数值X大于 N 时，会重置 TIMx_CNT 数值为 0 重新计数。

而在 TIMxCNT 计数的同时，TIMxCNT 的计数值X会与比较寄存器TIMx_CCR 预先存储了的数值 A 进行比较，当脉冲计数器 TIMx_CNT 的数值X小于比较寄存器 TIMx_CCR 的值A时，输出高电平（或低电平），相反地，当脉冲计数器的数值X大于或等于比较寄存器的值 A 时，输出低电平（或高电平）。
( R* {+ }% F3 t% {6 ?( E% Q
9 }8 |- \/ Y( w( W% X如此循环，得到的输出脉冲周期就为重载寄存器 TIMx_ARR 存储的数值 (N+1) 乘以触发脉冲的时钟周期，其脉冲宽度则为比较寄存器 TIMx_CCR 的值 A 乘以触发脉冲的时钟周期，即输出PWM的占空比为 A/(N+1) 。

3 O  r7 R: k. c- [, l" N+ _
2 i- Q8 s, K2 o  E4 r12.4 PWM配置步骤

% y- h: U7 O5 {( q9 U7 ^8 \1.开启TIM3时钟、GPIOB时钟和复用功能时钟
; M/ C: {  O2 |4 s5 w9 N/ i* f2.配置GPIOB5为复用输出
/ T2 G$ c, Z5 K3.设置TIM3_CH2重映射到PB5上
; ]# z8 S) p( B. Q) _1 I4.初始化TIM3,设置ARR和PSC
5.设置TIM3_CH2的PWM模式
8 [4 z# X, K- X: `# n6.使能TIM3的CH2输出
7.使能TIM3
8.在主函数中改变占空比完成呼吸灯
0 y( _) T* q2 ?; C1 }/ s& X
+ t. L# N  r; H8 l1 q
12.5 定时器引脚复用功能映射
7 p3 q6 z3 g- b- \! R5 o$ m
8 M4 n+ O' j, ^# |+ ?# J  |) P" H; U
0 @# O# j# ?  G4 d0 m) G




8 _5 \& J( ~: H2 [9 K根据以上重映像表，我们使用定时器3的通道2作为PWM的输出引脚，所以需要对PB5引脚进行配置。注意：如果使用PB4当做TIM3部分重映射的CH1输出，除了要进行部分重映射配置外，还需要禁用JTAG！并在开启复用时钟后禁用JTAG！
0 ?- S4 a* U; h3 j. b
3 B: v6 a: m1 h' N8 G9 Y1 k0 |GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);  //禁用JTAG，在开启复用时钟后禁用
: M+ ~: ~  R% B$ l  L- }
$ g: N) ?7 _, j4 ^: H
7 e! q  J" w5 r# d+ T+ U3 z1. 新建两个文件，pwm.c 和 pwm.h
2 T' S; Q( d. m6 m+ I


3 ]. q4 x2 B' N; |5 J- u, o
2. 在头文件 pwm.h 添加下面代码：

1. #ifndef _PWM_H
   9 @: c5 W5 {) w6 X. Z# N& n
2. #define _PWM_H
   & q+ u% s- O( V& ?" y8 G: p* U
3. #include "stm32f10x.h"
   
4. 
   
5. void PWM_Init(u16 arr, u16 psc);
   
6. 
   
7. #endif;

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) p7 y4 J/ V. l. D$ C4 ^+ h' T  Y
) E9 [' P8 A! T' e4 q
1 x" u+ }' _7 p, |

+ q" m" f+ I" H3. 把 pwm.c 添加到工程中

8 q  v0 O. l) _8 H
* E/ l  p" T. y
3 ?7 J( a7 p6 }1 w. s
" |3 c, M: ]# J( }3 |& O5 }4. 在 pwm.c 中添加以下代码：

: ]" }$ E$ d( E/ \* n1 y

1. #include "pwm.h"
   $ _7 _6 m% g( y% [
2. 
   
3. void PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   ) B6 k' z5 y% |6 ~: S4 C$ q
4. {
   : o) V" ]/ X: X
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;              //定义GPIO结构体
   , s9 H! X- R1 d0 Q1 f: I
6.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;    //定义TIMx定时器结构体
   
7.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;            //定义定时器脉宽调制结构体
   ! ?3 N8 i" I4 F  f+ g
8. 
   
9.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);                     //使能TIM3时钟
   
10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能GPIOB时钟和AFIO复用时钟
    
11. 
    # ?' x! M/ \5 P+ L0 m3 X# U2 s
12.     GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);                     //TIM3部分重映射 TIM3_CH2->PB5
    
13. 
    
14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                               //TIM_CH2
    
15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;                         //复用推挽输出
    
16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;                       //配置输出速率
    3 J- H1 @: G- H" _1 V. O. h
17.     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);                                   //初始化GPIOB
    * F6 K/ _; J' C5 W0 M8 o
18. 
    
19.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                                 //设置自动重装载寄存器周期的值 arr=value-1
    2 U4 v" z7 x9 [+ B1 Z
20.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;                              //设置预分频值 psc=value-1
    
21.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;                            //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    
22.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;             //TIM向上计数模式
    , Q# [. o/ r2 @# H. S( G
23.     TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);                          //初始化TIMx时间基数
    * }$ p9 v' q! ?& H6 u1 F
24. 
    ( T, O  G8 u: z3 p
25.     //初始化TIM3 Channel2 PWM模式     
    
26.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;                       //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
    
27.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;           //使能比较输出
    
28.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;               //输出极性:TIM输出比较极性高
    5 @# i& h2 K* r
29.     TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);                                 //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
    ! S1 Z7 @) z' b2 {& g8 i* ]
30. 
    2 l4 D/ e# s1 l& P( K6 y+ V1 O8 V
31.     TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);                        //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
    ' ?9 b8 U+ }9 W0 V; e) P" i
32.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                                  //使能TIM3
    
33. }

复制代码

$ p" a0 G+ A3 ?0 f7 K& ^
- u8 \5 p  M4 Y2 Z; S* [8 b, Q
5 \  P3 I" \0 p5 N/ X: b+ N5. 实现PWM呼吸灯功能
6 n; [2 R+ l7 J
1 h! c: k$ M0 W7 K* r- O

1. #include "stm32f10x.h"
   
2. #include "delay.h"
   / U% X" z+ j% d  ?3 |
3. #include "led.h"
   . G4 r/ y- G! c+ y9 g
4. #include "tim.h"
   
5. #include "key.h"
   
6. #include "pwm.h"
   
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {
   
10.     u16 pwmValue = 0;
    
11.     u8 dir = 0;
    / l& S& b2 w$ K( [; d& x: B- C# D  @0 J) \
12. 
    
13.     delay_init();
    # r. D, m/ k/ M, O; }
14.     PWM_Init(999, 719);
    
15. 
    
16.     while(1)
    6 u3 i3 J% [$ l0 `) Y5 a# ~
17.     {
    ! g8 ^3 U' E4 q! g- |
18.         if(dir) {
    7 @2 N  W/ ^2 @# N# u- w) H/ ]
19.             if(pwmValue > 550) TIM_SetCompare2(TIM3, --pwmValue);
    
20.             else dir = 0;
    & D& E0 M' ~* F" W
21.         }
    ' z& }5 {& E7 h* H, m$ ~  j
22.         else {
    , Z+ i$ }: A! I* p, n" v
23.             if(pwmValue < 990) TIM_SetCompare2(TIM3, ++pwmValue);
    1 U6 q  T* D2 m
24.             else dir = 1;
    
25.         }
    : h9 L% M  S1 ~. ?* ^, t
26.         delay_ms(3);
    
27.     }
    
28. }

复制代码

0 u8 a) E# {+ b* _9 V; ~* v! l
小提示：如果身边没有LED电阻面包板搭电路，可以用杜邦线连接PB5和PC13，同时PC13设置成开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD)，这样就能完成呼吸灯实验了（不瞒你说我也是这样干的）。
8 g: {( a& B" }, T$ C
, E/ j* b( H1 A9 h2 \7 b9 v) Q