一.前言
* h* G0 ~+ R6 W0 G2 |5 W$ l+ J5 f) x) i利用STM32的TIM3的通道1、通道2，输出俩路PWM信号，驱动MG996R舵机。
涉及到：TIM定时器基本原理，TIM定时中断、TIM输出PWM信号、MG996R舵机驱动原理
1 g/ v& ^- o7 \* c* _
4 }- L8 n0 L" `* H* v二.MG996R舵机简介
' w5 ^# Q4 h: E# q5 |MG996R舵机单线驱动，是一款360°舵机，180°舵机与360°舵机的区别就是：180°舵机可以直接控制舵机旋转的角度，但舵机只能够旋转180°；360°舵机无法直接控制其旋转角度，只能控制其转动方向和速度。
9 x0 ^, g% w9 F* f) y' c. T舵机的驱动信号由周期为20ms的脉冲来控制：
当高电平持续时间为0.5~1.5ms时，舵机正转，时间越小转动越快
当高电平持续时间为1.5~2.5ms时，舵机反转，时间越大转动越快
当高电平持续时间为1.5ms或者其他时间时，舵机停止转动
8 e2 C5 K$ A( ?! u3 O/ M$ N

" S& J* F( b( v" H
三.TIM定时器简介
( t" m8 C- E6 o8 o. r( I6 ?STM32F1系列中，有8个定时器，分别为基本定时器（2个）、通用定时器（2个）、高级定时器（2个），如图：


  n" N" h2 J8 p  x+ j4 s; [
这些定时器的相同点：
1.计数器的分辨率都是16位；
8 {' j  |2 {4 }% G+ A7 H0 L2.预分频系数都是16位（2的16次方），1-65535；
3.都可以产生DMA请求；
各自的特点：
1.基本定时器只可以向上计数，而通用定时器和高级定时器既可以向上计数也可以向下计数；
5 M( P' Q8 O5 S3 i" {% ^2.基本定时器没有输入捕获、输出比较功能；
3.高级定时器支持互补输出；
4 T* R3 S& R$ `! s  M/ ~6 t一般输出PWM信号只用通用定时器即可。

2 ?# o" Y# z0 C7 _1 Y& g# W, o
四.通用定时器TIMx
1.TIMx主要功能
* U" W8 v8 F/ ?5 [: B: K通用TIMx定时器（TIM2、TIM3、TIM4和TIM5）功能主要包括如下：16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
16位可编程（可以实时修改）预分频器，分频系数为1~65535四种独立通道功能：
' K  Z: r8 T- w+ Z8 n0 E, u& g1.输入捕获
7 X( }2 r- W: Y! _* T2.输出比较
3.PWM生成
  Z9 `' q% r& k( Y% S4 }4.单脉冲输出
8 Z8 S4 y, h9 m5 H* |4 e6 B. G使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
可以由如下事件触发中断或者DMA：
1.更新，即计数器溢出，或者计数器初始化
2 Q' T& ~2 t) l" d+ r3 U+ M2.特定的触发事件，比如：计数器启动、停止、初始化等等
3.输入捕获
4.输出比较
支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感电路
触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

& F% u% R6 D% c2 z8 j. t( M! Z看起来功能很多，实际做项目的时候都是一条龙服务，就是一套流水线操作就完成了TIMx的全部功能配置。

7 [/ z. `% _# o% [4 g
2.TIMx框图
TIMx的框图如下：
* S, F$ N) h: t4 U

$ P7 [9 s# t- o4 q% g6 S
+ O; L  c8 L% f0 o3 b, Z按照我个人的理解和实践中积累的经验，可以将框图从逻辑上分为四部分：
0 J( Z* F- i& T0 X' V, T橙色：时基部分，负责选择时钟源
& X% v& D; r. w$ q+ |蓝色：计数部分，负责根据预分频后的时钟进行计数、自动装载工作
绿色：输入捕获部分
紫色：输出比较部分

0 \( i8 t5 D( I" g% ~; x9 L
* D* j4 ]: s& K6 _% a" t
- w( ^; K2 [9 v+ J% Z3 w" Y8 M
3.计数单元
2 [. @- ]$ K' n+ N可编程通用定时器的主要部分是一个16位计数器和其相关的自动装载寄存器，前面也说了，计数器可以向上、向下、双向计数。既然要计数，那就必须要知道计数的多少和每一次计数的时间。计数器的时钟由预分频器对时钟源分频得到。
8 f' ^: Y( p# {( o0 l: J0 B& y
6 i5 E9 v7 Z, M9 ~( Y时基单元包括：
计数器寄存器（TIMx_CNT）
预分频器寄存器（TIMx_PSC）
% B8 A  u! R9 V* \% N+ I) a* U自动装载寄存器（TIMx_ARR）
% f. Z& ~+ e; N7 F# m
计数器寄存器中存储的是当前计数的值，自动装载寄存器中存储的是目标计数值，当计数器溢出后，会重新装填目标计数值，而预分频器寄存器中的是对时钟的分频系数。


4.时钟选择
5 x) f( y% f2 f& P+ d6 [3 J0 s计数器的时钟可以由如下时钟源提供:
内部时钟（CK_INT）
外部时钟模式1：外部输入引脚（TIx）
! G0 I2 J' }. m8 {0 F3 ?6 Y外部时钟模式2：外部触发输入（ETR）
/ i2 Y% p0 e  X9 Z3 n内部触发输入（ITRx）：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
$ y* f( t% j: ]
+ `# |$ A/ Z$ P6 {/ _" C  t我们主要使用内部时钟CK_INT，CK_INT是从APB1倍频来的，当APB1的时钟分频数为1时（36MHz），TIMx的时钟就是APB1的2倍，即72MHz。


5.输出比较PWM
  u" J% @3 N/ B* L5 a6 h, r有专门的三个寄存器来控制PWM：
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）
. S4 ?1 c# q" n# U
' ?, L! B' Q0 R五.TIM3输出双路PWM信号代码详解
1.TIMx初始化结构体详解
; k- `# e; c& X输出PWM用到的TIMx初始化结构体有：
6 [- x, q2 i& \, _# {+ Y- S1.时基初始化结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
$ Q0 D! i2 H% C7 q2.输出比较初始化结构体TIM_OCInitTypeDef
/ \$ O4 l8 W  _  C$ N
( g4 e4 c) Z; K$ x0 Z+ O1.时基结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
; n" W( o" }: {; f. p2 [3 ~用于定时器基本参数的设置，使用void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)函数进行初始化：
7 w5 z* }! |/ }( y- y; @

1. typedef struct {
   
2. uint16_t TIM_Prescaler;        // 预分频器
   
3. uint16_t TIM_CounterMode;      // 计数模式
   7 B# z  c) s- W2 L! f, L: }, \
4. uint32_t TIM_Period;           // 定时器周期
   
5. uint16_t TIM_ClockDivision;    // 时钟分频
   4 K5 G0 g5 e/ V% \
6. uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
   $ z( l$ g! [: y: e. i# s6 J) ^
7. } TIM_TimeBaseInitTypeDef;
   2 ]8 w( L, G+ y. c% y7 m; Y! z

复制代码

TIM_Prescaler：预分频器设置，只有经过预分频器后的时钟才是CK_CNT,计数器时钟频率 (fCK_CNT) 等于fCK_PSC / (PSC[15:0] + 1)，可实现 1 至 65536 分频。
$ R! b* s( f& @$ h: YTIM_CounterMode：定时器计数模式，可设置向上计数、向下计数和中心对齐计数三种模式。
TIM_Period：设置的是自动重装寄存器ARR的值，ARR为要装载到影子寄存器的值，可设置 1 至 65536 。
TIM_ClockDivision：时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与死区发生器以及数字滤波器采样时钟频率分频比。可以选择 1、 2、 4 分频。
TIM_RepetitionCounter：重复计数器，只有八位，只存在与高级定时器。

% a" q8 [5 b  n+ P' J! h7 J8 U一般来讲，我们只需要设置
2 H9 P0 H" k& E3 s: Q% E

1. uint16_t TIM_Prescaler;        // 预分频器
   
2. uint16_t TIM_CounterMode;      // 计数模式
   
3. uint32_t TIM_Period;           // 定时器周期
   

复制代码

/ Z  m% H9 P/ R这三个成员就可以实现定时器的基本参数设置。

: l# g5 C% @; P4 V4 \* H, G2.输出比较初始化结构体TIM_OCInitTypeDef
使用输出比较模式时就需要配置此结构体，使用void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)函数进行初始化：
9 \2 N3 v4 a- ^) _

1. typedef struct {
   ' w5 X, H) H0 r: v) s  v: c
2. uint16_t TIM_OCMode;         // 比较输出模式
   ! \+ t2 v: [- c5 F2 ]
3. uint16_t TIM_OutputState;    // 比较输出使能
   
4. uint16_t TIM_OutputNState;   // 比较互补输出使能
     w2 N3 z1 z* m; _6 D$ @; F
5. uint32_t TIM_Pulse;          // 脉冲宽度
   ' K2 j/ ~; X" ?9 m: t2 o
6. uint16_t TIM_OCPolarity;     // 输出极性
   
7. uint16_t TIM_OCNPolarity;    // 互补输出极性
   
8. uint16_t TIM_OCIdleState;    // 空闲状态下比较输出状态
   * k4 P1 A. L  k# i( D. X9 s# W, E
9. uint16_t TIM_OCNIdleState;   // 空闲状态下比较互补输出状态
   
10. } TIM_OCInitTypeDef;
    

复制代码

1 h2 o4 N' v* F+ o* K. MTIM_OCMode：比较输出模式选择，总共有八种，常用的为 PWM1/PWM2。它设定
2 T9 |+ P" L9 v: s1 p. nCCMRx 寄存器 OCxM[2:0]位的值。
3 a+ ^- e8 `. h9 |TIM_OutputState：比较输出使能，决定最终的输出比较信号 OCx 是否通过外部引脚输
出。它设定 TIMx_CCER 寄存器 CCxE/CCxNE 位的值。
1 y% ^  n1 }3 K) {2 \4 wTIM_OutputNState:比较互补输出使能，决定 OCx 的互补信号 OCxN 是否通过外部引脚
3 x! J. n+ n' M4 `; |2 s输出。它设定 CCER 寄存器 CCxNE 位的值。
2 _. G. C: J4 ?6 s  CTIM_Pulse：比较输出脉冲宽度，实际设定比较寄存器 CCR 的值，决定脉冲宽度。可
! D  i5 X! f! _: w1 h! j设置范围为 0 至 65535。
TIM_OCPolarity：比较输出极性，可选 OCx 为高电平有效或低电平有效。它决定着定
时器通道有效电平。它设定 CCER 寄存器的 CCxP 位的值。
TIM_OCNPolarity：比较互补输出极性，可选 OCxN 为高电平有效或低电平有效。它
设定 TIMx_CCER 寄存器的 CCxNP 位的值。
, z% p/ w3 P9 K( k  |. H5 o8 w9 wTIM_OCIdleState：空闲状态时通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在空闲状
态(BDTR_MOE 位为 0)时，经过死区时间后定时器通道输出高电平或低电平。它设定
7 `- [) v* ~- k) l( DCR2 寄存器的 OISx 位的值。
TIM_OCNIdleState：空闲状态时互补通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在
空闲状态(BDTR_MOE 位为 0)时，经过死区时间后定时器互补通道输出高电平或低电
平，设定值必须与 TIM_OCIdleState 相反。它设定是 CR2 寄存器的 OISxN 位的值。
! x9 |6 E6 l) t/ S, J
- W- X( C/ V! H' X4 B/ G2 f当要输出PWM信号时只需要配置如下成员即可：
& _8 Q% Y: h5 Z2 H5 E, ]

1. uint16_t TIM_OCMode;         // 比较输出模式
   
2. uint16_t TIM_OCPolarity;     // 输出极性
   6 K; Z5 s9 c; U6 T; l% M
3. uint16_t TIM_OutputState;    // 比较输出使能
   

复制代码

PWM的模式：
. g' e: J2 R0 V1 U* [1 H! WPWM1：向上计数时CNT<CCR 时为有效电平，向下计数时CNT>CCR 时为有效电平
2 ]( r- C4 W, hPWM2：向上计数时CNT<CCR 时为无效电平，向下计数时CNT>CCR 时为无效电平
/ P) I7 f  Z. g" [/ F
0 ]7 m4 t, p# l8 v7 A& i输出极性决定了有效电平是高电平还是低电平。
3 ~' `. d* M6 j! N) R
. t6 ?2 U% A; V1 _: x" k7 ^- ?
; O7 @4 C) \# ^7 U$ h2 R2.TIM3输出俩路PWM初始化代码
& H5 b3 u6 q/ f7 t6 L

1. /* 利用TIM3通道2输出PWM  PA6、PA7 输出极性高——高电平有效
   + a* z8 p7 H8 h" y
2. ARR：预装载值（决定频率）
   : d. H8 t1 q9 \( _3 A5 A
3. CCR：设定的比较值（决定占空比）
   / T( `8 c$ {5 |" Z
4. CNT：计数值
   
5. PWM1：向上计数时CNT<CCR 时为有效电平，向下计数时CNT>CCR 时为有效电平
   
6. PWM2：向上计数时CNT<CCR 时为无效电平，向下计数时CNT>CCR 时为无效电平
   
7. psc：时钟预分频数
   
8. */
   
9. void TIM3_PWM_Init( uint16_t arr,uint16_t psc )
   
10. {
    
11.         /* 初始化结构体 */
    
12.         TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
    
13.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    9 w. E7 r- {; b! e( ^+ `
14.         TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    , q% e0 ~$ ?& P2 i5 e7 z/ L# o
15.         
    
16.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
    
17.         RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE );
    
18.         
    & n& e$ s8 ?8 V& K3 c$ b4 e
19.         
    
20.         /* PA7:复用推挽输出        */
    
21.         GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    & S: O: Z6 j& K
22.         GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 ;
    
23.         GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
24.         GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
    
25.         /* PA6:复用推挽输出        */        
    " `! z0 e7 o* N8 Z
26.         GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    
27.         GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 ;
    
28.         GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    + r$ x+ \2 ?# J( d& [, }
29.         GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
    8 d; r: I& @2 o+ A' d$ ~" E
30.         
    
31.         /* 初始化TIM3 基本配置 */
    4 }! x2 B' ^! z9 D
32.         TIM_DeInit( TIM3 );
    4 a! P# @# z5 ^8 s7 n! X6 E3 W
33.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;
    * [; E4 O( I4 Y1 O3 h" u5 c
34.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = psc;
    : W( r$ v# z9 ^5 e* Y5 K
35.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
36.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    8 G$ E! G/ X5 N% m
37.         TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct );
    . R! R5 T* B7 j" I  C% D( W
38.         
    * V' }# @4 z$ {9 Z- r3 G. F
39.         /* 初始化TIM3通道2 PWM配置 */
    
40. /* TIM_OutputNState， TIM_OCNPolarity， TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是
    
41. 高级定时器 TIM1 和 TIM8 才用到的。 */
    
42.         TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//PWM模式1
    $ k' Y& k6 a, X8 H  @( o; U
43.         TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出极性——高极性
    , T4 \- ?- N1 ]# R0 E' b, k
44.         TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能
    
45.         TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 199;//比较值CCR，可以不用配置，因为后期肯定要该
    
46.         TIM_OC2Init( TIM3, &TIM_OCInitStruct );//PA7
      K, L- s! m# h9 Q3 X
47.         TIM_OC1Init( TIM3, &TIM_OCInitStruct );//PA6
    3 {5 W$ i& |  U" I( U
48. 
    . c" g" m& V5 n  c! w
49.         
    
50.         /* 使能预装载寄存器 */
    ' E) |- f! }8 T6 N+ t' B
51.         TIM_OC2PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    
52.         TIM_OC1PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    
53.         /* 使能自动装载的预装载寄存器 */
    ; K1 _2 O3 L8 b  Z) \5 J& b( a
54.         TIM_ARRPreloadConfig( TIM3, ENABLE );
    
55.         
    
56.         /* 使能TIM3 */
    8 a$ N! e/ p! k. M2 x
57.         TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );
    6 }/ @0 k2 i' h5 y! \, y$ J- k' G% c" [
58.         
    . a  J* v% n# M* R6 `- w, f
59. /*
    
60.         从这里开始TIM3已经开始输出PWM了
    
61.         此时PWM输出的频率和占空比都是固定的，可以通过
    / j+ n: ~; T6 N/ V, B8 k% @
62.         void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
    
63.         函数来调整比较值，从而调整占空比（通道2）
    $ G& v8 B' C, y, \; J; S8 ~
64. */
    
65. }
    2 I) ~8 s$ q, C( |/ ]" p

复制代码

  ?$ c( @: O1 ^# F3 t, L, I
$ p7 O" G5 a& X1 b1 @6 K传入函数的参数uint16_t arr,uint16_t psc确定了PWM信号的周期，使用void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);函数改变ccr，从而改变PWM信号的占空比。
0 H/ r+ I  L9 a
$ K4 t- s" W) V3.主函数
" _) R9 P2 A4 i9 s- F% L- S0 ]

1. int main(void)
   + E! t2 p0 x; o5 n. c8 W" i8 `0 S" z
2. {
   
3. //        uint8_t k=5;
   
4. //        NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );
   ) n& q# B8 y1 o& ~
5. //  TIM4_Delay_Init( 9999,7199 );
   9 V) ]7 C0 k. T! z( b
6.         TIM3_PWM_Init( 199,7199 );//  频率为72000000/14400=5000Hz 20ms周期脉冲
   + F6 \/ q- k9 W- M, F
7. //        USART1_Config();
   
8.         
   
9.         SysTick_Init();
   ! {4 B4 A, N$ r! x5 t
10.         
    
11. 
    5 N1 ^" G1 C( r& l# j
12.         /*                  
    ! K  Q' m# R* U% z6 Q
13.                 20ms脉冲  
    0 s' t7 o; K! c8 J4 Z9 ^
14.         5-14  正转，值越小，转的越快
    ! e- |9 d% Q' |4 Y$ S$ _
15.         16-25 反转，值越大，转的越快
    
16.         */
    7 p6 J2 R/ ^. c# J% F
17.                 TIM_SetCompare1( TIM3, 14 );
    
18.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 14 );
    % g& L% `) A' g+ Z+ _5 V/ J1 P" J
19.                 SysTick_Delay_Ms( 500);
    
20.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 16 );
    3 A( Z5 |( M% {3 ^/ K- o& }+ p, ~# f
21.             TIM_SetCompare2( TIM3, 16 );
    
22.                 SysTick_Delay_Ms( 500);
    
23.                 TIM_SetCompare1( TIM3, 50);
    # C! H8 [, k2 h9 W- [+ j$ z0 ~
24.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 50);
    
25. 
    - D1 K2 s. z0 B7 g) T# k- u9 M# p
26. }
    

复制代码

* A3 _; n# }" t可以控制俩个舵机的转动，因为是360°舵机，所以我采用控制舵机转动的速度和转动的时间来控制转动的角度，
————————————————
版权声明：Aspirant-GQ
如有侵权请联系删除


1 y% m7 }  X: {) C' h
3 A6 W6 l! D* O& P" R2 w0 r  n