我们这次只使用一块STM32核心板并且基于上篇中实现的工程模板进行开发即可。开始之前，先介绍一下什么是PWM。

: r4 A8 T7 i9 y5 x1 \1、什么是PWM
' U3 p( q: ?9 `$ I  k  ], i脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）是一种通过数字信号控制模拟器件的方式，它通过产生不同占空比（Duty Cycle）的矩形波来在输出端等效出不同电压值的控制效果，即对输出的脉冲宽度（占空比）进行调制，实现其对模拟器件的控制。下图展示了三种不同占空比PWM波的时间-幅度图：
; B* w, }+ ^8 `3 F9 @5 p
- d+ p( [: l4 j! n" T# @

  g/ c. j  L% r4 m0 ~

% L7 z8 N. E* Q5 H3 T/ qPWM的输出等效电压计算公式为：
0 B' w$ _9 A4 ]5 z# ~
3 |9 R0 _/ O$ t, j& y
. H  {4 l6 f4 O' m& f4 F

3 X$ c0 m- B  T3 a1 u
1 X$ _7 b: k1 A* J) Z) N8 R假设上述三种PWM波的VCC为5V，则上述三种等效输出电压分别为1.5V、2.5V、3.5V，即使用数字信号实现了模拟控制。
# V3 f1 `5 C1 I3 o6 D
# g" z5 x' e' h7 G: _/ g+ S9 ~


2、STM32定时器

从官网上或使用CubeMX查询可知STM32F103RCT6属于大容量产品，共计有8个16位定时器，其中定时器1与定时器8为高级定时器；定时器2、3、4、5为通用定时器；定时器6、7为基本定时器。高级定时器与基本定时器都各有4个通道可以用来实现输入捕获或生成PWM等功能，同时高级定时器还具有输出互补PWM、刹车控制等功能。而基本定时器可以实现定时产生中断的基本功能。

本次使用的LED连接在PA8上，查询F1的数据手册可知其可被复用为TIM1_CH1，即定时器1的输出通道1，可以使用该通道生成一个PWM。再使用定时器2生成一个周期性中断，改变PWM的占空比，生成一个占空比变化的PWM波，同时学**定时器的使用方法。

在HAL库中基本每个.C文件都对应了一个外设，里面封装了对该外设的各种操作函数，在文件中还有详细的注释描述其使用方法．例如定时器操作的源码就在stm32f1xx_hal_tim.c文件中，按照文件开始的注释中的说明，定时器或PWM生成的基本步骤为：

• 根据用途调用HAL_TIM_Base_MspInit()或HAL_TIM_PWM_MspInit()等函数进行初始化
• 使用__HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE()使能定时器对应的时钟，设置使用的IO
• 根据用途调用HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()等进行进一步设置
• 调用HAL_TIM_Base_Start()或HAL_TIM_PWM_Start()启动定时器
  ) \" V5 h) z  q" {& X6 T

3、代码编写

为了方便后续管理，我将GPIO的部分与定时器的部分分开，并且开启定时器2的中断功能。1、GPIO部分负责初始化PA8端口，并设置为功能复用。gpio.c与gpio.h内容如下：

1. // gpio.c
   ' s& b2 N7 g; e3 v  u9 w
2. #include "gpio.h"
   
3. 
   
4. int GPIOInit(void)
   1 U4 r8 l9 H- t( e. b: V
5. {
   
6.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   2 q1 n0 V- [- s5 E+ w! o+ q
7.   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
8. 
   
9.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
   
10.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    2 d, u8 Z5 ?3 K/ N( Y( \+ A
11.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    ' n6 O9 S( m" z/ e6 W; L8 `+ B
12.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
14. 
    
15.   return 0;
    , R* z. {& O+ K. p. w9 U) P
16. }

复制代码

1. // gpio.h
   2 m$ i5 C5 {& p/ H
2. #ifndef __GPIO__H__
   
3. #define __GPIO__H__
   
4. 
   ( ?0 g" Q5 W3 b$ A
5. #ifdef __cplusplus
   
6. extern "C" {
   
7. #endif
   
8. 
   7 a9 }) H. s- |9 s) W# k0 j
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   
10. 
    
11. int GPIOInit(void);
    / n( M! b$ R3 w9 a. |+ ^
12. 
    
13. #ifdef __cplusplus
    ) \8 I/ @) x* F( L  d7 R) a( g
14. }
    
15. #endif
    0 z& e; [. ^2 m- z* F6 {9 C& u
16. 
    . K2 A5 X7 U; M, v/ O+ Z) G1 [
17. #endif

复制代码

2、定时器部分负责初始化定时器1与定时器2，设定的频率分别为1kHz与100Hz，并且设置定时器1输出PWM的占空比。timer.c与timer.h内容如下：
  g! `' }6 s7 @' o3 h+ \/ M

1. // timer.c
   
2. #include "timer.h"
   
3. 
   
4. TimerDef timer1, timer2;
   
5. 
   / S6 m5 k" ]& U# }+ e
6. int TimerInit(void)
   
7. {
   # z% p0 u6 @4 _
8.     TimerDef *tmpTim = &timer1;
   
9.     /* 1kHz */
   ) u: Y: M, z, |
10.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM1;
    + w4 H5 I8 T) [: F& ?6 L4 N
11.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    
12.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 1000;
    
13. 
    
14.     __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
    ) {7 N9 _+ c/ q6 l. V
15.     HAL_TIM_PWM_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
    
16. 
    
17.     tmpTim = &timer2;
    
18.     /* 100Hz */
    5 @. M  o$ h$ t
19.     tmpTim->TIM_Handle.Instance = TIM2;
    
20.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Prescaler = 72 - 1;
    % v/ M2 F$ y* F* M1 ^# C
21.     tmpTim->TIM_Handle.Init.Period = 10000;
    ; a5 r/ W( u8 L/ ]" b; {
22. 
    1 v  q* w2 B" E
23.     __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();
    3 o2 a% e5 U* J" O8 a. j
24. 
    
25.     HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 0, 0);
    
26.     HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
    * Z* d, _. H2 n9 d( z- c2 ?6 B
27. 
    2 S% @# l( |2 H1 @9 N; z9 g
28.     HAL_TIM_Base_Init(&tmpTim->TIM_Handle);
    % J: I: A, O6 }9 g. L% a' H4 {
29.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&tmpTim->TIM_Handle);
    * Q9 Q# q! A% H. j- P6 s
30. 
    
31.     return 0;
    
32. }
    
33. 
    
34. /**
    
35. * \brief Set the PWM config and starts the PWM output.
    
36. * \param handle Timer handle
    4 K. g) B4 N, Y0 @6 ^3 r% |7 D% i7 T
37. * \param channel the TIM Channel
    
38. * \param duty the duty of PWM
    . M; r. b, b  ?  P7 ^& M
39. * \return status
    # _" n8 j9 _2 u% v; b
40. */
    % W, B5 x6 d$ c
41. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty)
    
42. {
    / B. v' O6 Y! J0 }& z, Z6 R7 }2 L
43.     int t = handle->TIM_Handle.Init.Period * duty;
    
44.     handle->TIM_OC_Handle.Pulse = t;
    + G6 b, q  T1 R
45.     handle->TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    
46. 
    
47.     HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&handle->TIM_Handle, &handle->TIM_OC_Handle, channel);
    
48.     HAL_TIM_PWM_Start(&handle->TIM_Handle, channel);
    
49.     return 0;
    
50. }

复制代码

1. // timer.h
   
2. #ifndef __TIMER__H__
   
3. #define __TIMER__H__
   - \- A, P6 A5 b& p$ @( w
4. 
     }/ w, |8 I& n# x: [& M* W3 d
5. #ifdef __cplusplus
   
6. extern "C" {
   
7. #endif
     B& r% P& P1 P3 ?9 n# ?
8. 
   
9. #include "stm32f1xx_hal.h"
   * t  Q7 s' S/ u) r) d, i
10. 
    ! r1 D* u% ]( y: q+ ^7 t9 g
11. typedef struct TimerDef
    3 U& K; u9 h" P1 k/ N8 H" s
12. {
    & {. h3 d- a# ]- @7 {, O, M) `
13.     TIM_HandleTypeDef TIM_Handle;
    ' \# s$ f1 @5 L6 Z$ H% X4 h6 S2 F" J
14.     TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle;
      l7 I1 s1 @! `2 n( {% w. q7 i
15. 
    : _3 F7 ^- t; F& f$ a# s
16. }TimerDef;
    
17. 
    
18. int TimerInit(void);
    
19. int TimerSetPulse(TimerDef *handle, uint32_t channel, float duty);
    3 l3 ^1 i. p9 i' n) r
20. 
      c( H' }3 `7 ~3 Y  t8 Q, \
21. extern TimerDef timer1, timer2;
    
22. 
    - x- |5 ^8 b. @2 y2 Y- ^# h
23. #ifdef __cplusplus
    * }, P$ v7 u! E$ O* V
24. }
    
25. #endif
    
26. 
    
27. #endif
    ) Q& }# |1 d# h- y6 N6 @* Z

复制代码

: n9 C7 O. _* y2 v
3、定时器2中断函数：因为上面开启了定时器2中断，所以需要自行实现中断函数。这里在中断函数里每次增加PWM的1%占空比，增加到100%后变为每次减小1%，减小到0后再增加，如此往复。

1. void TIM2_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     static int duty = 0;
   # f$ a1 r7 S  J* P( D
4.     static int inc = 1;
   
5. 
   
6.     /* HAL库通用定时器中断处理函数 */
   - G2 {* T- I' ]/ P  V) |
7.     HAL_TIM_IRQHandler(&timer2.TIM_Handle);
   
8. 
   
9.     duty += inc;
   " E) M% C, N2 Y; p  M: w
10.     if((duty >= 100) || (duty <= 0))
    . h9 M) {  q/ q! ?% f# \# n% ~8 n, K
11.     {   /* 当占空比到100或0时改变变化方向 */
    
12.         inc = -inc;
    
13.     }
    
14. 
    
15.     TimerSetPulse(&timer1, TIM_CHANNEL_1, duty / 100.0);
    ( B* _% s& h$ q9 P4 H
16. }

复制代码

! r4 z; X% j( B1 _0 e
4、总结
至此我们就实现了呼吸灯代码的编写，我们使用了TIM1产生PWM驱动LED，使用TIM2产生中断修改PWM的占空比，让LED的亮度发生变化。
, a- n1 ^% T7 q

$ _% h6 Y7 f, X) k7 m8 ]. k通过示波器可以直观的看到该PWM的占空比是时刻在变化的，本期代码可以在文后网址中下载。下期我们来聊聊串口的使用，扫一扫下方二维码关注我，我们下期再见。

7 Q* d" Y  }  v) w

+ s& C! r) A% R; w8 R" A2 ]# o

, z6 F$ s4 B1 F  E7 q4 C转载自： 嵌入式技术栈
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+ B4 h# ?. j: M7 N/ _- U! C# C