一.前言
! x9 e" ]9 `3 v' m7 m% j2 ~6 {利用STM32的TIM3的通道1、通道2，输出俩路PWM信号，驱动MG996R舵机。
- x. Z6 e* \9 f( p: c% t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

2 P. c1 ?: Y! y二.MG996R舵机简介
) M1 c+ e+ b! _  k/ g6 jMG996R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。
! x! a2 e& Q  E& d5 |舵机的驱动信号由周期为20ms的脉冲来控制：
0 a8 z4 |3 \2 j, ?. u. J; S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
% N( ?+ a" m4 s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
! a3 h1 ^3 e4 M5 Y当高电平持续时间为1.5ms或者其他时间时，舵机停止转动
3 r% j# B# F. z/ l6 W: e  H( W. A

: [/ U9 b" H- ^
三.TIM定时器简介
' m' c0 |! I& T+ ~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：
) i. Q8 S% n& F2 ]4 p, i
' \$ G) r' D5 Z$ w1 @: R. p

这些定时器的相同点：
1.计数器的分辨率都是16位；
2.预分频系数都是16位（2的16次方），1-65535；
5 i, V  \4 B' m) c9 U6 j# V3.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；
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；
一般输出PWM信号只用通用定时器即可。

: X# b8 I& P! U# N! Z4 Y
! i5 a, Q; t; r" v& C四.通用定时器TIMx
% U" _' V0 m" V1.TIMx主要功能
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：
1.输入捕获
2.输出比较
3 B7 X& p' ^) B8 L5 P4 F" P0 d1 C3.PWM生成
4.单脉冲输出
9 o9 K. t2 ]/ Q" f& O; S+ L使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
+ |6 }7 h, P! D5 R0 A可以由如下事件触发中断或者DMA：
8 ?4 F  g% Q' _& X0 l0 t; w2 H" r9 ?1.更新，即计数器溢出，或者计数器初始化
, n. _! U; T# O/ ^( U' g! b2.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
) _( {& }2 \; C( }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
1 p( Z# V& }; H- Z7 _2 z5 d触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
" {  g+ R! g- ?' N* f
6 m+ J* P1 R% H0 f, D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。

1 h+ f0 p) I# c6 G2 r$ u
+ S$ {  f2 l( |; x& F/ J7 O2.TIMx框图
TIMx的框图如下：
6 p! l2 e- M+ k- i


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：
橙色：时基部分，负责选择时钟源
9 o0 C) `2 G6 L: L7 A, @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
- y  Q- I! V# k$ ^. |6 K

% O2 N& P  W2 @& ^* s
: ~! ~" ]3 F. i' M
3.计数单元
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。
" d5 I9 ^2 R) ?  }
时基单元包括：
7 d! J0 V6 Z- a; P  g& W计数器寄存器（TIMx_CNT）
预分频器寄存器（TIMx_PSC）
: z5 Q7 T0 u4 y( i自动装载寄存器（TIMx_ARR）

8 ^2 B$ {: c/ Y$ r: Q+ P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。


/ ~/ D7 n( c5 {9 }4.时钟选择
* T8 i1 ^, N6 m0 Q, v7 {5 c计数器的时钟可以由如下时钟源提供:
1 V3 @  F; w. I( L5 v8 l& s- O内部时钟（CK_INT）
9 [+ w# T' u9 X, B2 e外部时钟模式1：外部输入引脚（TIx）
# K4 U# |# r) ]2 }) V外部时钟模式2：外部触发输入（ETR）
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

( A4 J2 `' ^9 G. F. v7 P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。
( @) x& {' m- Z0 n; C9 ~/ _
- O+ t8 Q8 F( e3 T* l
5.输出比较PWM
有专门的三个寄存器来控制PWM：
+ Z, a/ H' {# o9 v1 J! W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）
+ R, D2 Q* z7 g' x2 c% H: ?$ O
五.TIM3输出双路PWM信号代码详解
0 i4 N( ]. a$ ~7 R, O9 l1.TIMx初始化结构体详解
输出PWM用到的TIMx初始化结构体有：
: l3 X5 ]* n) e# U1 u1.时基初始化结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
  ^. ?; q- B. @6 L( V8 L9 L2.输出比较初始化结构体TIM_OCInitTypeDef
4 [# w' ?9 D5 T7 E
( t8 u1 w1 i; @1.时基结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
( o% O% f0 K  e( `/ f; e0 k& n9 N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：

1. typedef struct {
   & G2 ^( {# ^4 V( q9 r, C2 f
2. uint16_t TIM_Prescaler;        // 预分频器
   . n  ^" \/ p2 p  L
3. uint16_t TIM_CounterMode;      // 计数模式
   $ T9 r5 n8 j- j: K9 {& ?: z
4. uint32_t TIM_Period;           // 定时器周期
   # w# U" `6 A! f" A0 X" ^" Y$ m
5. uint16_t TIM_ClockDivision;    // 时钟分频
   
6. uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
   
7. } TIM_TimeBaseInitTypeDef;
     u# m2 L' `& r- G/ O! v$ i) A. g

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- t4 r  _2 I8 C6 T! gTIM_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。
TIM_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。
7 I6 O# j1 ~) D1 v; S5 {TIM_RepetitionCounter：重复计数器，只有八位，只存在与高级定时器。
/ h! ~5 u7 x' T) k$ V# o  L5 {
一般来讲，我们只需要设置
# m0 W* f0 Q) D3 x! w+ u

1. uint16_t TIM_Prescaler;        // 预分频器
   " H. _' D" B# D; B
2. uint16_t TIM_CounterMode;      // 计数模式
   
3. uint32_t TIM_Period;           // 定时器周期
   

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6 r3 W" T+ o( Y9 S这三个成员就可以实现定时器的基本参数设置。
2 q- `5 h; B" m$ R$ Q; o/ |  P
2.输出比较初始化结构体TIM_OCInitTypeDef
9 a& z7 R6 y* L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：
# o# p! O# V+ F; i( D' S0 h+ I0 X4 G

1. typedef struct {
   $ Z9 p  ]  q& u0 j2 j* C8 Q1 o" f
2. uint16_t TIM_OCMode;         // 比较输出模式
   
3. uint16_t TIM_OutputState;    // 比较输出使能
   
4. uint16_t TIM_OutputNState;   // 比较互补输出使能
   ( O/ @4 q# f0 Y" K
5. uint32_t TIM_Pulse;          // 脉冲宽度
   & h# ]. c9 g1 a, K' a0 T
6. uint16_t TIM_OCPolarity;     // 输出极性
   0 U! c6 v& P- N( ~' Q+ p  P
7. uint16_t TIM_OCNPolarity;    // 互补输出极性
   # s9 q% w  Y, T
8. uint16_t TIM_OCIdleState;    // 空闲状态下比较输出状态
   
9. uint16_t TIM_OCNIdleState;   // 空闲状态下比较互补输出状态
   
10. } TIM_OCInitTypeDef;
    ' P8 ]& G/ z6 `9 H

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TIM_OCMode：比较输出模式选择，总共有八种，常用的为 PWM1/PWM2。它设定
CCMRx 寄存器 OCxM[2:0]位的值。
8 }$ Q& Z- [5 u& O4 y" n! fTIM_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
& @" P7 s, `; D5 z: c8 m1 P- G7 b出。它设定 TIMx_CCER 寄存器 CCxE/CCxNE 位的值。
6 v# D3 M! b' h' s! ITIM_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
输出。它设定 CCER 寄存器 CCxNE 位的值。
TIM_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
设置范围为 0 至 65535。
& s" K) z' y% S2 ]% \* DTIM_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
: l! Z" M# k3 o! ^# n设定 TIMx_CCER 寄存器的 CCxNP 位的值。
6 D+ i( g. f" a" c# {TIM_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
8 `$ C* g6 _' UCR2 寄存器的 OISx 位的值。
. T6 S/ V2 a# G' ~( `+ yTIM_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
" z2 i# q7 Y, ^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
$ p0 s* W% i' M- |2 Z6 j* w平，设定值必须与 TIM_OCIdleState 相反。它设定是 CR2 寄存器的 OISxN 位的值。
) `9 \& `+ V$ ?4 e3 s' j7 v, F
当要输出PWM信号时只需要配置如下成员即可：

1. uint16_t TIM_OCMode;         // 比较输出模式
   ' v7 j5 i: U: B" n
2. uint16_t TIM_OCPolarity;     // 输出极性
   5 ?  C! ^. z4 R2 k$ p
3. uint16_t TIM_OutputState;    // 比较输出使能
   

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PWM的模式：
3 V6 K# e; j8 M; v1 j6 N: A  CPWM1：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
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

2 ?+ J9 m2 _! X" O* Y输出极性决定了有效电平是高电平还是低电平。


2.TIM3输出俩路PWM初始化代码

1. /* 利用TIM3通道2输出PWM  PA6、PA7 输出极性高——高电平有效
   
2. ARR：预装载值（决定频率）
   3 C# u6 w1 U0 m! y
3. CCR：设定的比较值（决定占空比）
   
4. CNT：计数值
   6 g9 i$ O* H2 `; y$ {5 ^7 V
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
   " K! d2 ]" r% C( I, v, h
8. */
   , p* ~6 a, c$ w- O1 `0 Y3 l; f7 b4 F
9. void TIM3_PWM_Init( uint16_t arr,uint16_t psc )
   ( o& D* M& V/ M3 }; `* o+ ]2 b
10. {
    2 _! \! ~+ ]2 d6 _0 j0 z
11.         /* 初始化结构体 */
    : G9 V; G5 U/ B+ v( K
12.         TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
    
13.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    0 |) }9 T8 o! f2 O
14.         TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    . C/ j2 ~* {; K5 C" a
15.         
    
16.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
    
17.         RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE );
    8 R6 l2 }$ b  C4 t: `' r- }
18.         
    ' e5 U, E" ^  K$ y) }7 ?1 q* R4 ~
19.         
    ! [  L5 z! \' n
20.         /* PA7:复用推挽输出        */
    0 v, v2 Z% e4 o
21.         GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    ) w2 ~* r* n  o: E; U$ {/ `# O
22.         GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 ;
    ' _9 a4 G0 z1 v; p' |  r
23.         GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    % E5 Z3 r, \3 C. w
24.         GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
    
25.         /* PA6:复用推挽输出        */        
    
26.         GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    , Q8 k4 ~7 B- z2 z1 O4 F4 H
27.         GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 ;
    
28.         GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    0 P3 X8 u' M6 ]- r+ y3 F
29.         GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
    8 Y7 W( d+ n: S0 g. \8 c0 K
30.         
    , j5 f0 W* }6 G" C/ c8 M
31.         /* 初始化TIM3 基本配置 */
    
32.         TIM_DeInit( TIM3 );
    
33.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = arr;
    
34.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = psc;
    
35.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
36.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    
37.         TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct );
    % B9 t. H+ {6 h+ H
38.         
    
39.         /* 初始化TIM3通道2 PWM配置 */
    
40. /* TIM_OutputNState， TIM_OCNPolarity， TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState 是
    9 r. @- y2 `8 E% P$ o# m/ `
41. 高级定时器 TIM1 和 TIM8 才用到的。 */
    ; r, w9 |& v" n( b8 e8 G$ ^- E
42.         TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//PWM模式1
    , k# N4 V( c8 {" i, o' U9 ^
43.         TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出极性——高极性
    
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
    / y" U  A2 V# }# p% ~
46.         TIM_OC2Init( TIM3, &TIM_OCInitStruct );//PA7
    
47.         TIM_OC1Init( TIM3, &TIM_OCInitStruct );//PA6
    
48. 
    % y7 W' o- t1 P9 r6 D) r
49.         
    / A1 s8 _( R  f$ Y+ a
50.         /* 使能预装载寄存器 */
    
51.         TIM_OC2PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    3 n" E% @" A3 O0 F6 t1 _
52.         TIM_OC1PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    
53.         /* 使能自动装载的预装载寄存器 */
    8 q: T" n' L. D& J8 y# a& _  @
54.         TIM_ARRPreloadConfig( TIM3, ENABLE );
    5 L* \/ m  E( u* z5 Q$ r. Q# B$ o
55.         
    . S. Q$ |& i9 z/ ?
56.         /* 使能TIM3 */
    
57.         TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );
    3 G. K2 A" r  n$ X6 |
58.         
      A0 P! R& }6 D* e. ]# s+ A
59. /*
    
60.         从这里开始TIM3已经开始输出PWM了
    # i. ~. e5 z/ l  o( q' A
61.         此时PWM输出的频率和占空比都是固定的，可以通过
    8 k2 S% v8 q5 z3 _- C- J2 m. W' W
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）
    4 t/ O8 n. T6 }# S# {# G
64. */
    ! t& |9 d/ Q" W" R* u' A: ~
65. }
    

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) {! q7 G# Z4 r! k% U
3 N' l& W2 ]. G0 e  M% [; T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。

4 s0 S9 b( Z+ X2 f( Y0 ?3.主函数

1. int main(void)
   
2. {
   
3. //        uint8_t k=5;
   
4. //        NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );
   & u& b7 |) M* [
5. //  TIM4_Delay_Init( 9999,7199 );
   7 a; D5 ^# f  {& \7 _
6.         TIM3_PWM_Init( 199,7199 );//  频率为72000000/14400=5000Hz 20ms周期脉冲
   
7. //        USART1_Config();
   
8.         
   # b! V7 p" ~1 {& f* B% Y3 @; O" i
9.         SysTick_Init();
   
10.         
    
11. 
    
12.         /*                  
    
13.                 20ms脉冲  
    
14.         5-14  正转，值越小，转的越快
    
15.         16-25 反转，值越大，转的越快
    
16.         */
    % y) U; P; T+ q4 _7 a9 X% t( `
17.                 TIM_SetCompare1( TIM3, 14 );
    
18.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 14 );
    
19.                 SysTick_Delay_Ms( 500);
    
20.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 16 );
    3 R" p0 n# X2 G/ A7 M- i! \% `! [! K% K
21.             TIM_SetCompare2( TIM3, 16 );
    6 o3 F( n" }3 E8 B; D7 H
22.                 SysTick_Delay_Ms( 500);
    
23.                 TIM_SetCompare1( TIM3, 50);
    
24.                 TIM_SetCompare2( TIM3, 50);
    9 Z$ X/ W, V0 T" D+ w' c% {' G
25. 
    
26. }
    

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) s, s6 r/ p2 Z; ?, d9 R
/ J1 T0 z- b' R* C7 n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，
' ~) v5 g3 M9 [5 N————————————————
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4 y$ M1 x3 X, Z  m, ^: R( P5 u; p0 D
" P0 V+ o" v" ?1 Z. w
8 ^* ?7 `  f6 ~4 x. s8 M' `
- |; l1 v, W; z% u: L. h" Z