【经验分享】STM32呼吸灯的PWM原理与代码实现

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STMCU小助手发布时间：2022-6-22 19:00

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文章简介:	STM32呼吸灯的PWM原理与代码实现

用定时器生成PWM波

PWM全称是Pulse Width Modulation，通过控制高频信号的占空比，眼睛当成低通滤波器，可以控制亮暗。再循环更改pwm的阈值，就弄出了呼吸的效果。

这里采用一个比较简单的方法生成PWM波：设置定时器中断然后根据阈值判断置高和置低。

程序流程

开启外设时钟（GPIO和TIM）

void RCC_Configuration(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4|RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
}

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配置GPIO
配置时钟, 使能中断（计数阈值，预分频，时钟分频，计数模式）
1. void tim3() //配置TIM3为基本定时器模式，约10us触发一次，触发频率约100kHz
2. {
3. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure
4. TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9; //配置计数阈值为9，超过时，自动清零，并触发中断
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71; // 时钟预分频值，除以多少
6. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频倍数
7. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数方式为向上计数
8. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // 初始化tim3
9. TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除TIM3溢出中断标志
10. TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); // 使能TIM3的溢出更新中断
11. TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); // 使能TIM3
12. }
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配置中断优先级

void nvic() //配置中断优先级
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // // 命名一优先级变量
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); // 将优先级分组方式配置为group1,有2个抢占（打断）优先级，8个响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //该中断为TIM4溢出更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//打断优先级为1，在该组中为较低的，0优先级最高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 响应优先级0，打断优先级一样时，0最高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 设置使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); //要用同一个Group
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 溢出更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;// 打断优先级为1，与上一个相同，不希望中断相互打断对方
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 响应优先级1，低于上一个，当两个中断同时来时，上一个先执行
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

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写中断服务函数

代码实现

为了方便按键检测，除了TIM3配置PWM波之外，TIM4用来检测是否有输入。由于使用开漏输出，这里使用5V电源。

#include "stm32f10x.h"
#include "math.h"
#include "stdio.h"
u8 counter=0;
int pwm=100;
int flag=0;
int mode =0;
int velocity =0;
int turning=1;
void RCC_Configuration(void); //时钟初始化，开启外设时钟
void GPIO_Configuration(void); //IO口初始化，配置其功能
void tim3(void); //定时器tim4初始化配置
void tim4(void); //定时器tim4初始化配置
void nvic(void); //中断优先级等配置
void exti(void); //外部中断配置
void delay_nus(u32); //72M时钟下，约延时us
void delay_nms(u32); //72M时钟下，约延时ms
void breathing(int velocity){
switch(velocity){
case 0:
if(flag)
pwm +=1;
if(pwm>240) flag=0;
if(flag == 0){
pwm -=1;
if(pwm<10) flag=1;
}
break;
case 1:
if(flag)
pwm +=2;
if(pwm>240) flag=0;
if(flag == 0){
pwm -=2;
if(pwm<10) flag=1;
}
break;
case 2:
if(flag)
pwm +=3;
if(pwm>240) flag=0;
if(flag == 0){
pwm -=3;
if(pwm<10) flag=1;
}
break;
}
}
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line);
while(1);
}
void TIM4_IRQHandler(void) //TIM4的溢出更新中断响应函数，读取按键输入值，根据输入控制pwm波占空比
{
u8 key_in1=0x01,key_in2=0x01;
TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);// 清空TIM4溢出中断响应函数标志位
key_in1= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_12); // 读PC12的状态
key_in2= GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_13);// 读PC13的状态
if(key_in1 && key_in2) turning =1;
breathing(velocity);
if(key_in1==0 && turning){
turning =0;
velocity = (velocity + 1) % 3;
}//调速度
if(key_in2==0 && turning){
turning =0;
mode = (mode + 1) % 3;
}//调颜色
}
void TIM3_IRQHandler(void) // //TIM3的溢出更新中断响应函数，产生pwm波
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); // // 清空TIM3溢出中断响应函数标志位
if(counter==255) //counter 从0到255累加循环计数，每进一次中断，counter加一
counter = 0;
else
counter +=1;
if(mode == 0){
if(counter < pwm) //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1); //将PC14 PC15置为高电平
else
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1); // 将PC14 PC15置为低电平
}
if(mode == 1)
{
if(counter < pwm) //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2); //将PC14 PC15置为高电平
else
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2); // 将PC14 PC15置为低电平
}
if(mode ==2){
if(counter < pwm) //当counter值小于pwm值时，将IO口设为高；当counter值大于等于pwm时，将IO口置低
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0); //将PC14 PC15置为高电平
else
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_0); // 将PC14 PC15置为低电平
}
}
int main(void)
{
RCC_Configuration();
GPIO_Configuration();
tim4();
tim3();
nvic();
while(1)
{
}
}
void delay_nus(u32 n) //72M时钟下，约延时us
{
u8 i;
while(n--)
{
i=7;
while(i--);
}
}
void delay_nms(u32 n) //72M时钟下，约延时ms
{
while(n--)
delay_nus(1000);
}
void RCC_Configuration(void) //使用任何一个外设时，务必开启其相应的时钟
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能APB2控制外设的时钟，包括GPIOC, 功能复用时钟AFIO等，
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4|RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能APB1控制外设的时钟，定时器tim3、4，其他外设详见手册
}
void GPIO_Configuration(void) //使用某io口输入输出时，请务必对其初始化配置
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义格式为GPIO_InitTypeDef的结构体的名字为GPIO_InitStructure
//typedef struct { u16 GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; } GPIO_InitTypeDef;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //配置IO口的工作模式为上拉输入（该io口内部外接电阻到电源）
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //配置IO口最高的输出速率为50M
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13; //配置被选中的管脚，|表示同时被选中
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOC的相应IO口为上述配置，用于按键检测
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //配置IO口工作模式为推挽输出（有较强的输出能力）
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //配置IO口最高的输出速率为50M
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2; //配置被选的管脚，|表示同时被选中
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOA的相应IO口为上述配置
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //失能STM32 JTAG烧写功能，只能用SWD模式烧写，解放出PA15和PB中部分IO口
}
void tim4() //配置TIM4为基本定时器模式,约10ms触发一次，触发频率约100Hz
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure
TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9999; // 配置计数阈值为9999，超过时，自动清零，并触发中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71; // 时钟预分频值，除以多少
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频倍数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数方式为向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); // 初始化tim4
TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update); //清除TIM4溢出中断标志
TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE); // 使能TIM4的溢出更新中断
TIM_Cmd(TIM4,ENABLE); // 使能TIM4
}
void tim3() //配置TIM3为基本定时器模式，约10us触发一次，触发频率约100kHz
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //定义格式为TIM_TimeBaseInitTypeDef的结构体的名字为TIM_TimeBaseStructure
TIM_TimeBaseStructure. TIM_Period =9; //配置计数阈值为9，超过时，自动清零，并触发中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71; // 时钟预分频值，除以多少
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频倍数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数方式为向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // 初始化tim3
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除TIM3溢出中断标志
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); // 使能TIM3的溢出更新中断
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); // 使能TIM3
}
void nvic() //配置中断优先级
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // // 命名一优先级变量
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); // 将优先级分组方式配置为group1,有2个抢占（打断）优先级，8个响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //该中断为TIM4溢出更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//打断优先级为1，在该组中为较低的，0优先级最高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 响应优先级0，打断优先级一样时，0最高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 设置使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); //要用同一个Group
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3 溢出更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;// 打断优先级为1，与上一个相同，不希望中断相互打断对方
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 响应优先级1，低于上一个，当两个中断同时来时，上一个先执行
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}