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:


) w; X" a  e8 w, o5 d
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%。

7 u% m; u' e9 Y5 }0 Y: J2 KPWM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。

02、STM32的管脚复用
STM32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。
5 f( N2 ^0 A) U
) C2 J2 T2 _& A  }$ h, [
. k. p6 F) }  C& O- a
: ^: z9 |/ l; N7 I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。
: S9 p* I: B$ `, ~. z* Z$ T5 g* V4 P

$ q/ l2 H9 V( F8 c' k7 R
$ o5 j3 T- t3 \9 c  z- R* R03、STM32输出PWM原理
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。

6 t9 j+ L1 v4 l: X+ `& q+ U! }) \

- n7 ]' }/ E! F9 K( qPulse 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。

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。
5 Q, }4 m/ S2 Q" @# W
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。
) j- u& y: M6 I* J
& Z* V; f  r! q1 c% \' O8 O

7 k: d7 I( ]4 o+ }以向上计数为例，重载值为ARR，比较值为CRRx
9 o  @1 x9 j9 b& g3 r5 Z: E
) w8 [9 ?7 a+ R9 t* E% B, s

# Z8 d( W4 S) d0 H上图可以看出：

( Y+ x4 [0 t6 s" Q- v+ U1.0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平。

6 @7 Z  @: @3 r' n% S$ ^. ]2.t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平。
# u! M# @( h! v0 @: D# C3 W  h
2 o7 M( |+ o4 d- \! D5 V( H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。
- K5 t6 E8 d! f
5 S: J3 \5 f- U1 O! a7 G1 b+ |上图更加形象的说明了
# t9 Y/ ?" k; l. L; x+ P% [; W
1.信号频率由 TIMx_ARR 寄存器值决定。

1 j2 f! f. }( x" Y4 S2.占空比则由 TIMx_CCRx 寄存器值决定。

STM32输出PWM的过程：
- H4 Z0 V3 B5 T3 j) }" p' a* \8 _
7 [) P- j; {; g' m1、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》。

# }- l) L' T: c* W$ k2、捕获/比较通道使能比较通道。


0 ]% r; M4 I9 z. {
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。
" L8 q- M3 n. B; h# l

( R& e9 ]3 e% ]: d
3、使能完输出，就要配置PWM输出了



9 R! i7 U& z3 i8 c①TIMx_CCMR1寄存器的OC1M[2:0]位,设置输出模式控制器

110：PWM模式1，111：PWM模式2。
: x4 W. `( S0 f! r& ~2 ]" [
②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。
1 \; a3 y  L2 I
OC1REF=0 无效电平，OC1REF=1无效电平。

③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。
* t: p0 a6 s) a2 s1 R; {1 ~
0:高电平有效，1:低电平有效。
7 r* F/ T: p' V9 `
% B) A* ~9 A$ y. V④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。
5 B( k6 ^* g, w% s7 {! h2 B
. o7 Y4 [( b3 ^% V# s1 v- O0:关闭，1：打开。

  z/ q- g  y4 c; y" P首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：
! C1 K  f; {4 M0 @3 Q8 u8 ~1 Y
模式1

) A. S/ f* R5 Q: ]' _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）。
7 K7 W# l  W/ I
8 }4 e1 ^& G% m; t  v模式2

: E+ J/ I# B& ?7 Y) Y" e/ s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。

TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。
) B; V1 `- X2 v9 L: I
# T& h( P) p# @1 k8 N. q9 L1 _- z) ~0 hPWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。

总结下来：
8 e6 E7 W# Y; h/ ]0 r$ m5 d
# H7 T: B$ P! T9 g模式1:

    CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)

    CNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)
: q4 u5 l) g1 i" t6 b- G
2 ?: K% d/ U, l" N模式2:

0 ]# W' y& c0 V, _4 c    CNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)

    CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)
) N1 q: J# O( s. @- e/ h8 P
  |4 X: s" j& S/ R2 LCC1P:
8 l: K- \6 a( g. b6 B- c
    0:高电平有效
* C) I+ s* D% ?/ p% H2 l
4 _& w) W6 k& @    1:低电平有效
- {! \& ]: a9 ~# ?* A! J$ t. R4 R
, \* I' e/ a# ?, Y$ m% i04、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。

$ s9 e' ]- q* d* {& g/ |: T* [1、首先要将GPIO设置为复用输出
- T& X4 v7 K: J( k9 Y
) [/ ^8 R* Y: M; B0 P1 S; y

1. /* GPIOE clock enable */
   
2. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
   
3. 
   
4. /* GPIOE Configuration: TIM9 CH2 (PE6)*/
   9 x- C2 K1 ?6 B' A" O! n
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
   5 ~) ~, V& u" l! c5 \+ m( Y: M9 V
6. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
   
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   ' y( t$ V# r$ v1 A& q5 ~
9. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP ;
   
10. GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    
11. 
    
12. /* Connect TIM9 pins to AF3 */  
    0 k: ?' ^" ~  k' F2 o1 F! _
13. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_TIM9);
    ! ]  j8 E1 c$ z) o- Z  P1 A
14. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM9);

复制代码

8 ?5 j  D0 Z; d" b3 w, U, |2、配置定时器向上计数，配置定时器频率

1. /* TIM9 clock enable */
   
2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM9, ENABLE);
   " l! w, f8 I' p: c5 X( H8 G
3. 
   ' t+ {3 _, ~$ H, G5 k0 O: h
4. /* Compute the prescaler value */
   ( G! i2 d8 a7 q; w! s3 `
5. PrescalerValue = (uint16_t) ((SystemCoreClock) / 2000000) - 1;
   2 `  I3 N3 e; ~
6. 
   # ?$ k0 h: Z5 `
7. /* Time base configuration */
   $ z% Q) A% W( F$ Q
8. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
   ! [- Y3 ?2 u4 k- T) [
9. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
   & C9 V2 Y( i" M  t8 B( U
10. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    , ?: F0 Z. Y( ~* e2 P. A
11. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
12. 
    
13. TIM_TimeBaseInit(TIM9, &TIM_TimeBaseStructure);

复制代码

3、配置PWM输出
1 ?4 ~7 H" _. |' l% F3 I  u
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。
: E0 C' j# \6 U8 `, k$ S+ O
3 r9 H( @4 j5 Z/ `

1. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
2. 
   ; k3 K  X: ]5 _
3. /* PWM Mode configuration: Channel1 */
   
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
   8 F* B0 I& ]4 z' [2 d
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
   
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 100-1;
   ! w3 T7 ~! u) Z
7. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
   0 o6 z6 w+ ^! ?4 u/ M( L" E
8. 
   
9. TIM_OC1Init(TIM9, &TIM_OCInitStructure);
   . Q+ U* t4 Z; U: A2 n+ V2 j2 N% D
10. TIM_OC1PreloadConfig(TIM9, TIM_OCPreload_Enable);
    # _" F" n( k3 B2 O" q! g
11. TIM_OCInitTypeDef结构体解析
    
12. 
      Q% S9 n9 w" t9 `8 @7 y/ ~8 c
13. typedef struct
    / A7 ~9 Z3 O% V  @- }1 j9 J
14. {
    % y4 g+ x! T1 ?0 D0 B
15.   uint16_t TIM_OCMode;      //PWM模式1或者模式2
    
16. uint16_t TIM_OutputState; // 输出使能OR失能
    
17. uint16_t TIM_OutputNState;  // PWM输出不需要
    
18. uint32_t TIM_Pulse; // 比较值
    * A4 [" B9 q9 N7 r: @
19. uint16_t TIM_OCPolarity;// 比较输出极性
    
20.   uint16_t TIM_OCNPolarity;   // PWM输出不需要
    
21.   uint16_t TIM_OCIdleState;// PWM输出不需要
    
22. uint16_t TIM_OCNIdleState; // PWM输出不需要
    % g0 r, \0 J+ T
23. }TIM_OCInitTypeDef;

复制代码

) q& V. t4 v* l* u% N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。
0 n  ^7 q) F! k2 s8 {+ d

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

复制代码

6 G& R  z) B% B" D* T. ^2 m! h& `2 I4、使能定时器
% A6 d1 X7 W; A9 R' `

1. TIM_ARRPreloadConfig(TIM9, ENABLE);
   " y0 z! T& j2 A
2. 
   
3. /* TIM9 enable counter */
   
4. TIM_Cmd(TIM9, ENABLE);

复制代码

" Q5 w8 \$ d5 p" ~# E& G: B使用timer9输出PWM的波形

9 L" g$ u& ]( d5 Q4 X/ a


$ C5 \4 J9 G' r% i+ g
. Z, t/ D( }3 e- @6 Z0 r% D  }

3 P. T8 ~( @5 F  e1 T