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。

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！


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）。

（1）捕获/比较模式寄存器（ TIMx_CCMR1/2）

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。

1. /**
   
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
   
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.   *
   
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，
   
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，
    
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，
    
12.   * 否则为无效电平。
    
13.   */

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（2）捕获/比较使能寄存器（ TIMx_CCER）

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。



（3）捕获/比较寄存器（ TIMx_CCR1~4）

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。



（4）刹车和死区寄存器（ TIMx_BDTR）

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。


12.3. PWM波形产生原理

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。

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）。

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) 。


12.4 PWM配置步骤

1.开启TIM3时钟、GPIOB时钟和复用功能时钟
2.配置GPIOB5为复用输出
3.设置TIM3_CH2重映射到PB5上
4.初始化TIM3,设置ARR和PSC
5.设置TIM3_CH2的PWM模式
6.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


12.5 定时器引脚复用功能映射







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！

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);  //禁用JTAG，在开启复用时钟后禁用


1. 新建两个文件，pwm.c 和 pwm.h




2. 在头文件 pwm.h 添加下面代码：

1. #ifndef _PWM_H
   
2. #define _PWM_H
   
3. #include "stm32f10x.h"
   
4. 
   
5. void PWM_Init(u16 arr, u16 psc);
   
6. 
   
7. #endif;

复制代码

3. 把 pwm.c 添加到工程中




4. 在 pwm.c 中添加以下代码：

1. #include "pwm.h"
   
2. 
   
3. void PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
   
4. {
   
5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;              //定义GPIO结构体
   
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
   
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. 
    
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
    
17.     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);                                   //初始化GPIOB
    
18. 
    
19.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                                 //设置自动重装载寄存器周期的值 arr=value-1
    
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
    
23.     TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);                          //初始化TIMx时间基数
    
24. 
    
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
    
29.     TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);                                 //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
    
30. 
    
31.     TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);                        //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
    
32.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                                  //使能TIM3
    
33. }

复制代码

5. 实现PWM呼吸灯功能

1. #include "stm32f10x.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "led.h"
   
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;
    
12. 
    
13.     delay_init();
    
14.     PWM_Init(999, 719);
    
15. 
    
16.     while(1)
    
17.     {
    
18.         if(dir) {
    
19.             if(pwmValue > 550) TIM_SetCompare2(TIM3, --pwmValue);
    
20.             else dir = 0;
    
21.         }
    
22.         else {
    
23.             if(pwmValue < 990) TIM_SetCompare2(TIM3, ++pwmValue);
    
24.             else dir = 1;
    
25.         }
    
26.         delay_ms(3);
    
27.     }
    
28. }

复制代码

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）。