01、PWM介绍
PWM定义：脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）简称脉宽调制。通俗讲，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

占空比定义：占空比就是高电平所占整个周期的时间，如下图所示:
2 G7 B  r2 y8 B% h+ @! U- z9 N
$ C4 d/ p9 \& W
+ d0 {0 J$ F, |' f9 r1 {- c! L9 P
/ p. ^$ E9 D: f* o  F第一个PWM波，周期为10ms，高电平的时间为4ms，所以占空比为40%，同理第二个PWM波为60%，第三个为80%。

( |0 a, [- l3 V, x8 F9 mPWM的频率： PWM的频率的整个周期的倒数，所以说上图PWM的周期为1/0.01，也就是100HZ。改变PWM的频率是通过改变整个的周期实现的。所以通过改变高低电平总共的时间、改变高电平占总周期的比例就可以实现任意频率、任意占空比的PWM波。

PWM的用途和优点：电机调速、功率调制、PID调节、通信等等，配置简单、抗干扰能力强，从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。并且让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响，这是PWM用于通信的主要原因。
* Z+ _' H# m* o8 t
02、STM32的管脚复用
3 Z' g2 q' G" x7 S* H3 d. ~, n$ vSTM32没有专门的PWM引脚，所以使用IO口的复用模式。首先确认PWM功能的输出管脚，使用定时器9。从下面的框图中得知，timer9只有两个输出通道，所以timer9只能输出两路PWM。
1 J1 N4 b6 e: _7 ]  P- X0 }: s


) M/ z- x- K9 D4 u( \在STM32F207数据手册中的Alternatefunction mapping图片中，timer9的两个通道分别可以复用为PA2，PA3，PE5和PE6。
  ]* k$ Z, A+ @: `


03、STM32输出PWM原理
3 n+ x, k3 n# M8 O8 f2 a$ ]" F下图中的①部分，在《STM32基础定时器详解》讲解过了，关于影子寄存器，也在《STM32影子寄存器》中讲述，下文不再赘述了。本文将重点在②部分，捕获/对比通道讲解，其中STM32的PWM就是利用对比通道实现的。
- G  Y3 l- [# X+ f7 x


: f- g1 ~" N  v+ o1 O, t9 vPulse Width Modulation mode allows you to generate a signal with afrequency determined by the value of the TIMx_ARR register and a dutycycle determined by the value of the TIMx_CCRx register。
& b/ k2 D0 R- ]- K! A: ~+ N% u( o
5 j( |3 V& b6 N: I" N% W5 ?节选自STM32F207 Reference manual手册

脉冲宽度调制模式可以生成一个信号，该信号频率由TIMx_ARR 寄存器值决定，其占空比则由TIMx_CCRx 寄存器值决定。

" Q6 }# g" e9 u' W' i从下图可以看出，当CCR寄存器和CNT计数器数值一样时，会产生动作（改变通道对应的GPIO电平）。由于CNT溢出时，重载值由TIMx_ARR寄存器值决定的。所以说TIMx_ARR寄存器值决定周期，而TIMx_CCRx寄存器值决定CNT溢出时，经过多久会产生动作（改变通道对应的GPIO电平），也就是决定了占空比。
( r  q# [3 h/ ~6 Z

  T" k/ J5 Q6 o; l8 p9 j- O+ ]$ J7 u
/ E" j0 Z9 a; o以向上计数为例，重载值为ARR，比较值为CRRx



% ?% z. O" k) H上图可以看出：

1.0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平。
0 W! m4 S$ {6 @9 o* x
6 R% {$ P8 E) r' H0 Q  b2.t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平。
# l' {, Q4 x  @$ Y) }
" }5 g, Z0 w) o; K当TIMx_CNT值达到ARR时,定时器溢出,重新向上计数...循环此过程至此一个PWM周期完成。
- X" o- L, y5 B. h
" r3 \( Q, a. J2 |+ X上图更加形象的说明了
5 z) @0 f) E! ^; A0 |8 b
4 e$ I8 x0 U; g1.信号频率由 TIMx_ARR 寄存器值决定。

! `' }" b2 U3 \; k2.占空比则由 TIMx_CCRx 寄存器值决定。

1 g: v* V$ U# K3 R. H' ZSTM32输出PWM的过程：

% R3 v5 U, J& h/ _1、首先配置GPIO，配置定时器，具体参考一下代码。定时器配置参考《STM32基础定时器详解》。

2、捕获/比较通道使能比较通道。

0 N( R  y) z- U  B" G# K' ^

上图看到，①寄存器名字为：Capture/Compare1register。可以选择从②处输入捕获，也可以选择从从③中输出，也就是我们需要的PWM输出功能。选择捕获通道，还是选择比较通道，在框图中没有找到具体的说明，但在TIMx_CCMR1寄存器CC1S[1:0]控制位使能。
; }- L/ |  T  i8 v


3、使能完输出，就要配置PWM输出了
3 e) X( v8 P9 |, x7 K; Y
4 B  U- T( c4 p! j7 ^, X
9 e: p' s# D& G8 [( l
①TIMx_CCMR1寄存器的OC1M[2:0]位,设置输出模式控制器
: ^; {& ^: @% s" b/ q2 {
110：PWM模式1，111：PWM模式2。
( M: V" N) X+ `6 W6 C; g/ h8 ]
/ f- x7 H4 b  E. T* n/ D0 V3 \6 }8 `& F②计数器值TIMx_CNT与通道1捕获比较寄存器CCR1进行比较,通过比较结果输出有效电平和无效电平。
; z6 H" [& t$ G5 U5 x3 C
& ~* p0 P1 o" DOC1REF=0 无效电平，OC1REF=1无效电平。

4 r! H' [& I3 s% m③通过输出模式控制器产生的信号。TIMx_CCER寄存器的CC1P位,设置输入/捕获通道1输出极性。
0 D% p' g) M8 W3 @' U
. P; ?3 ]9 F. ~0:高电平有效，1:低电平有效。
, z( _& E' n3 }7 L
4 q7 I; S2 y- t3 g④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。
4 {1 |1 M0 x) l9 d  F
! m  t3 m- k. O% \5 l" z0:关闭，1：打开。
- j, I1 o6 \( A1 z( f  X
首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：
% X# q6 j3 \+ e( t* ?
; Z% W5 n, V- V  h7 }/ N6 X, b6 v模式1
2 i7 m6 p' x0 [1 |2 N
4 F$ q2 n8 i- v3 |在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向上计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0）,否则为有效电平（OC1REF=1）。

$ k6 f+ ^+ K5 b7 q模式2
, M3 ?4 h! d$ N2 O
在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

8 e+ L, P- n( ^& S  [: RTIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

PWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。

# R" Q2 S3 f1 S8 ^( m* \8 j5 a总结下来：

7 r* W: f# M+ |  {+ B模式1:
. `! l* x4 @. b3 |9 E: B+ J
    CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)
9 Z; R* T. N- |0 U9 b. l
    CNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)

5 \! N: O# |! j6 |模式2:

  \; `, T, O1 v" G* z& j3 \    CNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)

    CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)

8 ]( D( `; p! b  f' BCC1P:

2 H% g7 Y3 I. [% f$ ]( D2 ^    0:高电平有效
9 b$ ~9 R5 S6 e* N
4 i9 F# ~! S& l. O    1:低电平有效

5 D+ x9 L2 C. `: {3 B3 z, k/ O3 y04、STM32输出PWM配置
分析了原理，那么下面就分析STM32生成PWM的过程。
, Y! g- ?9 ]- [! N) @& Q
$ B9 A9 X) v  D, t1 {* }1、首先要将GPIO设置为复用输出

1. /* GPIOE clock enable */
   
2. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
   $ o$ B* E0 L9 }
3. 
   
4. /* GPIOE Configuration: TIM9 CH2 (PE6)*/
   
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
   
6. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
   
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   
9. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP ;
   
10. GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    
11. 
    
12. /* Connect TIM9 pins to AF3 */  
    
13. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_TIM9);
    5 l7 B4 \: `9 M
14. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM9);

复制代码

2、配置定时器向上计数，配置定时器频率
' `6 t. F% z1 x9 J

1. /* TIM9 clock enable */
   
2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM9, ENABLE);
   ' o8 E; l  e5 u4 E/ I. D
3. 
   # A  o- D+ w9 D! g9 W* }9 X" R
4. /* Compute the prescaler value */
   
5. PrescalerValue = (uint16_t) ((SystemCoreClock) / 2000000) - 1;
   3 K8 Z$ W6 o$ b6 n" ~0 W8 D
6. 
   
7. /* Time base configuration */
   
8. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
   
9. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
   $ {" \: w! U% b3 r- j) [
10. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    / v: l0 |  M9 R% M
11. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    5 x" w7 B: K: U' I
12. 
    
13. TIM_TimeBaseInit(TIM9, &TIM_TimeBaseStructure);

复制代码

3、配置PWM输出

4 v4 S' x" M6 z' n$ [上面分析过程较为麻烦，ST提供了标准外设库，我们只需要配置TIM_OCInitTypeDef结构体即可。
8 p* Y$ ^! m: A' P

1. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   ' \; M! }8 ]- f! _
2. 
   
3. /* PWM Mode configuration: Channel1 */
   
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
   
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
   ' {6 J4 U3 `3 E  a2 b
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 100-1;
   
7. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
   7 y. Y' N# {7 u% x' z# y4 D* r$ P
8. 
   
9. TIM_OC1Init(TIM9, &TIM_OCInitStructure);
   ' P4 U  D1 e/ w) N
10. TIM_OC1PreloadConfig(TIM9, TIM_OCPreload_Enable);
    * b) g  @- o& t" x8 |. K
11. TIM_OCInitTypeDef结构体解析
    
12. 
    5 E* |4 X) C+ `% |" O8 f
13. typedef struct
    
14. {
    . ~8 Y( y8 Z9 {% P
15.   uint16_t TIM_OCMode;      //PWM模式1或者模式2
    3 G8 S; x$ T. q1 d% f% h
16. uint16_t TIM_OutputState; // 输出使能OR失能
    2 Q) e8 d& Y6 j! B+ q  C2 c1 p3 N( |
17. uint16_t TIM_OutputNState;  // PWM输出不需要
    
18. uint32_t TIM_Pulse; // 比较值
    1 d* V" ^' g( d6 g9 N# O
19. uint16_t TIM_OCPolarity;// 比较输出极性
    
20.   uint16_t TIM_OCNPolarity;   // PWM输出不需要
    * Q  w+ f" d) |1 \* x9 B# @
21.   uint16_t TIM_OCIdleState;// PWM输出不需要
    
22. uint16_t TIM_OCNIdleState; // PWM输出不需要
    0 l5 B* K$ I- |3 ^# i
23. }TIM_OCInitTypeDef;

复制代码

7 j" s, Y4 f  u" y( Q0 ^- L其中TIM_Pulse可以在初始化时设置，设置完毕后，也可以通过以下接口再次更新。
8 l% a6 C, P, J$ n4 g
0 _. H9 \5 \3 ^: m! }

1. void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare1)

复制代码

0 C! D6 u3 _* g, X3 `- h4、使能定时器

1. TIM_ARRPreloadConfig(TIM9, ENABLE);
   3 l# m& H2 ^0 n/ T- t! y! k2 |) o3 r
2. 
   
3. /* TIM9 enable counter */
   
4. TIM_Cmd(TIM9, ENABLE);

复制代码

使用timer9输出PWM的波形

9 ]( \# r, @7 H" q

: [  \' [8 Q" X  s. `' z


; a' |; o# U' I