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。
2 u5 |' a1 k& c! y3 B
4 ~- N$ p- F) Z6 v2 Q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:
$ v0 C' t0 h6 T8 D


# u1 o; A+ ~& _' K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%。

PWM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。

* _1 ^  K4 b% N( e; y# S$ VPWM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。
) h& G8 q* [9 }1 d* _

02、STM32的管脚复用
- I+ D0 w. }9 h7 HSTM32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。
- {. x2 X" {( j% z4 v/ x


7 [, G8 |, ~! ^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。
' w; L7 j4 _+ F+ q1 J# H8 |
+ N5 ^3 y/ G* O; {1 P* ?) |
" ]" U) H( g" g9 p0 B: i" h: k
- I$ M3 U5 {% V: ^6 O) M; @" z
03、STM32输出PWM原理
下图中的①部分，，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。
+ p- G; D) u1 ~$ H9 B7 N' E
: X' a+ G5 C. g4 w

2 V! O( d" L, g) v5 k- q( N$ TPulse 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。
0 C! q5 ?. e: _# L  d. _1 {
节选自STM32F207 Reference manual手册
6 r( n. |* p7 T0 a$ Y: S, `
/ Y7 o4 |: m( C, k! K0 u* S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。

- `- P) L9 c: W: |7 e& s8 N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。
& e: ?/ {+ o4 k! x% _. V' ?. Z. u* M


以向上计数为例，重载值为ARR，比较值为CRRx
" z' I( ^$ m3 p; k
; O3 ?& G% e7 [& h
! Q& B, B9 u6 t/ r6 q/ q7 B- W
* |* c2 K) g$ u4 C8 }' M: f上图可以看出：
# q9 [# i/ K& D- x' L+ A: c0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平。
* J" `+ L9 v6 n0 j3 S; qt1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平。

. N4 w& [4 V/ {' {( V- o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。
4 L( F1 x) d/ U2 f6 u+ a
上图更加形象的说明了
1.信号频率由 TIMx_ARR 寄存器值决定。
2.占空比则由 TIMx_CCRx 寄存器值决定。

STM32输出PWM的过程：
7 l& M0 C8 L5 ~( w: B; d( ^. i1 Z1、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》。
# q% _7 J8 h2 w5 {) a% V6 H/ e2、捕获/比较通道使能比较通道。



5 o9 y" `# R+ y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。

5 r4 C% g2 L; d: A. ?6 G
) F" g6 _8 ]  h8 _
8 U5 P! ^( w( r3、使能完输出，就要配置PWM输出了
, c& V- X% I. m8 H

9 J+ Y* M9 J* a: M( C: i5 j: W3 ]
& P! v! d2 M8 r% O' {) X  m2 M# k①TIMx_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。

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。
7 z4 I; y" W4 c+ T8 o. W* N* SOC1REF=0 无效电平，OC1REF=1无效电平。
- r* F# ]  p$ I: Q  `! u4 c
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。
0:高电平有效，1:低电平有效。

④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。
0:关闭，1：打开。

- O7 |; X2 i7 X) p" c首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：

  j1 |+ J* ^  m模式1
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）。

模式2
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。
: _$ d: j( k8 T9 M  D
( p; b% c' ~/ L6 @3 I: M: ]; H% j' rTIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。
/ n2 @, y9 ]9 B# i* z( x6 j% O
3 `6 n% \* g2 l# L) S2 xPWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。

/ u0 ~. I& v* e3 U5 t5 @6 z! P* o: u1 b
总结下来：
* X0 L3 H! q; C1 H, h4 I! N  D模式1:
    CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)
2 O4 |3 E- O* R  T    CNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)

) B' [  [+ K* {) e. o6 |8 o模式2:
   CNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)
" B9 I3 {9 z0 t( m4 R2 y" \1 c   CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)

CC1P:
. Y* y7 o$ w! T: o) Z9 p   0:高电平有效
   1:低电平有效
* u7 b+ j  Y$ Y1 C, x
04、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。
1、首先要将GPIO设置为复用输出

1. /* GPIOE clock enable */
   
2. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
   
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;
   % _+ T# F) f9 M1 Z; Q4 u( o
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   6 N' i" p" Y  b4 t+ [/ Q1 p
9. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP ;
   
10. GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    
11. 
    1 H2 m6 m. ?$ {6 p( ?: D/ E1 Y( d
12. /* Connect TIM9 pins to AF3 */  
    
13. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_TIM9);
    
14. GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM9);

复制代码

  A9 J. H8 e- e5 [; s2、配置定时器向上计数，配置定时器频率
: Z  E! C2 R& C% K

1. /* TIM9 clock enable */
   
2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM9, ENABLE);
   " B; \# ~! [+ P
3. 
   0 Y  y% m& W9 Z) z+ Q5 W' {# R8 D
4. /* Compute the prescaler value */
   
5. PrescalerValue = (uint16_t) ((SystemCoreClock) / 2000000) - 1;
   
6. 
   
7. /* Time base configuration */
   
8. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000-1;
   3 H0 J0 P5 v! M- }, R$ s0 m
9. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
   
10. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    / q7 k" B$ z( p# ^5 B. F. u
11. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
12. 
    & C/ P+ T- r% }) f6 g! {& e
13. TIM_TimeBaseInit(TIM9, &TIM_TimeBaseStructure);

复制代码

& S0 }: Y  b" G3、配置PWM输出
- \0 N' I! E$ a  z; 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。

1. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
2. 
   
3. /* PWM Mode configuration: Channel1 */
   
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
   
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
   7 |$ x8 [4 c/ E
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 100-1;
   : c  W& h1 W0 c; C8 A
7. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
   
8. 
   ; j& d5 Q" _5 B9 l
9. TIM_OC1Init(TIM9, &TIM_OCInitStructure);
   
10. TIM_OC1PreloadConfig(TIM9, TIM_OCPreload_Enable);

复制代码

, l  S, M0 s. a  f1 h: l) P: JTIM_OCInitTypeDef结构体解析
) u5 _* \" ^2 y2 C

1. typedef struct
   
2. {
   
3.   uint16_t TIM_OCMode;      //PWM模式1或者模式2
   + ?+ r* v( k6 P/ @+ P* `
4. uint16_t TIM_OutputState; // 输出使能OR失能
   
5. uint16_t TIM_OutputNState;  // PWM输出不需要
   ' |) U/ [" D5 r1 X
6. uint32_t TIM_Pulse; // 比较值
   % ?" ?5 X8 Q6 Q" F
7. uint16_t TIM_OCPolarity;// 比较输出极性
   
8.   uint16_t TIM_OCNPolarity;   // PWM输出不需要
   
9.   uint16_t TIM_OCIdleState;// PWM输出不需要
   
10. uint16_t TIM_OCNIdleState; // PWM输出不需要
      g" P. N2 c! P
11. }TIM_OCInitTypeDef;

复制代码

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。
! I7 {+ l9 \& |6 J2 a* I

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

复制代码

4、使能定时器

1. TIM_ARRPreloadConfig(TIM9, ENABLE);
   
2. 
   
3. /* TIM9 enable counter */
   
4. TIM_Cmd(TIM9, ENABLE);

复制代码

使用timer9输出PWM的波形

, K9 w4 w8 s; B& B

2 M$ x3 ~2 L; `2 d- Q& {————————————————
  O1 ]" Q! s8 o, R$ [/ h版权声明：strongercjd
' B* K* b2 s3 E$ |9 Z2 ]