【STM32C5教程】（7）TIM1 互补 PWM 输出实验

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HuangXF 发布时间：2026-10-21 13:37

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文章简介:	本文介绍在 NUCLEO-C542RC（STM32C542RCT6）上使用 TIM1 的 CH1/CH1N 输出 10 kHz、50% 占空比、死区约 500 ns 的互补 PWM 信号。通过 STM32CubeMX2 配置 TIM1（PSC=11，ARR=1199，Pulse=600，死区=72），在 main.c 中调用 HAL_TIM_OC_StartChannel() 启动两个通道，再调用 HAL_TIM_Start() 启动计数器。示波器测量 PA8 和 PB13，验证频率、互补关系、占空比与死区

1. 项目简介

1.1 实验目标

本实验在 NUCLEO-C542RC 开发板上，使用 STM32C542RCT6 的高级定时器 TIM1 的 CH1/CH1N 通道，通过 PA8 和 PB13 输出频率为 10 kHz、占空比为 50%、死区时间约为 500 ns 的互补 PWM 信号。

功能需求：

使用 TIM1 的 CH1（PA8）和 CH1N（PB13）输出互补 PWM 信号
PWM 频率 10 kHz
占空比 50%
死区时间约 500 ns

开发板和 MCU 型号： NUCLEO-C542RC 开发板，搭载 STM32C542RCT6 MCU。

什互补 PWM？ 两路信号呈互补关系：一路为高电平时，另一路为低电平。这种信号常用于半桥/全桥电机驱动电路，互补的两路分别驱动上下两个开关管。在切换边沿插入“死区时间”——两路都保持低电平的一小段空白——可以确保上下管不会同时导通，避免直通短路。

1.2 实验条件

硬件：

NUCLEO-C542RC 开发板
支持数据传输的 USB Type-C 线（用于连接 ST-LINK 接口）
示波器（用于观测 PA8 与 PB13 的输出波形）

软件：

STM32CubeMX2（用于引脚、时钟配置与代码生成）
VS Code + STM32Cube 插件（用于编译、烧录、调试）

2. 硬件说明

2.1 NUCLEO-C542RC 开发板

NUCLEO-C542RC 是 ST 基于 STM32C542RCT6 推出的 Nucleo-64 开发板。主要特性：

MCU：STM32C542RCT6，Arm Cortex-M33 内核，最高主频 144 MHz，256 KB Flash，64 KB RAM
调试器：板载 STLINK-V3EC，支持大容量存储、虚拟串口和调试端口三种功能
用户 LED：LD1，连接 PA5
用户按键：B1，连接 PC13
复位按键：B2
扩展接口：Arduino Uno V3 和 ST morpho 连接器

本实验使用 PA8 和 PB13 输出 PWM，通过示波器观测，不使用板载 LED 或按键。

2.2 引脚说明

引脚	复用功能	说明
PA8	TIM1_CH1	互补 PWM 的主通道
PB13	TIM1_CH1N	互补 PWM 的互补通道

PA8（TIM1_CH1）：配置为复用功能（AF1）、推挽输出，由 TIM1 通道 1 输出 PWM 波形。

PB13（TIM1_CH1N）：配置为复用功能（AF1）、推挽输出，由 TIM1 通道 1 的互补通道输出互补 PWM 波形。

3. STM32CubeMX2 工程配置

3.1 新建工程

本实验采用 MCU 方式创建工程，即以芯片型号 STM32C542RC 为起点，而非开发板方式。

进入 MCU 选择界面启动 STM32CubeMX2，在首页点击 MCU，进入芯片型号选择列表。
搜索并选中芯片在 MCU name 输入框中输入 STM32C542RC（或完整型号 STM32C542RCT6），从筛选出的列表中选择对应型号。

填写项目信息输入项目名称 TIM1_PWM_Comp 和项目保存路径。项目名称避免使用特殊字符，路径建议使用纯英文目录。

3.2 基础配置

工程创建后，软件自动进入 Pinout 视图。

时钟配置：本工程系统时钟配置为 144 MHz，APB1 分频系数为 1，TIM1 输入时钟为 144 MHz。

3.3 TIM1 配置

（1）配置 TIM1 通道 1 为 PWM Generation

在左侧外设列表中找到 Timers → TIM1，点击展开。在 Mode 区域中，将 Channel1 设置为 PWM Generation CH1 CH1N。

设置完成后，Pinout 视图中 PA8 自动分配为 TIM1_CH1，PB13 自动分配为 TIM1_CH1N。

（2）配置定时参数

在 TIM1 的 Parameter Settings 中设置：

参数	值	说明
Prescaler (PSC)	11	144 MHz ÷ 12 = 12 MHz
Counter Mode	Up	向上计数
Counter Period (ARR)	1199	12 MHz ÷ 1200 = 10 kHz
auto-reload preload	Enable	建议启用

PWM 频率计算：

PWM 频率 = TIM1时钟 / ((PSC + 1) × (ARR + 1))
= 144,000,000 / ((11 + 1) × (1199 + 1))
= 144,000,000 / (12 × 1200)
= 10,000 Hz = 10 kHz

（3）配置 PWM 通道

在 Channel1 的配置区域中：

参数	值	说明
Mode	PWM1	PWM 模式 1
Pulse (CCR1)	600	占空比 50%
Output compare preload	Enable	使能比较预装载
CH Polarity	High	通道极性为高
CHN Polarity	High	互补通道极性为高

占空比计算：

占空比 = Pulse / (ARR + 1) = Pulse / 100

占空比 = Pulse / (ARR + 1) = 600 / 1200 = 50%

（4）配置死区时间

切换到 Break and Dead Time management 标签页，配置死区：

参数	值	说明
Dead Time	72	死区计数
Automatic Output State	Disable	MOE 由软件启动
Off State Run Mode	Disable	—
Off State Idle Mode	Disable	—

死区时间计算：

DTS 时钟 = TIM1 时钟 / DTS 分频 = 144 MHz / 1 = 144 MHz
死区时间 = Dead Time 值 / DTS = 72 / 144 MHz = 0.5 µs = 500 ns

（5）确认引脚配置

回到 Pinout 视图，PA8 应显示为 TIM1_CH1，PB13 应显示为 TIM1_CH1N。

3.4 项目配置

点击 Project Settings，进入工程设置页面。
在 IDE Format 下拉选项中选择 CMake。
在 CMake Toolchain 下拉选项中选择 GCC。
确认配置无误后，点击 Generate Code。CubeMX2 会执行配置检查，如果没有错误，开始在指定路径下生成 CMake 工程文件。
生成完成后，项目路径下会出现标准 CMake 工程结构，包含 Core/、Drivers/、CMakeLists.txt 等。

4. 编程实现

4.1 实现思路

采用 “TIM1 硬件互补 PWM + 软件启动通道和计数器” 的方案：

mx_tim1_init() // CubeMX2 生成：10 kHz 时基、PWM1 模式、CH1/CH1N、
│ // PA8/PB13 复用、死区 500 ns
│
▼
HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1) // 启动 CH1，使能 CC1 和 MOE
│
▼
HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1N) // 启动 CH1N
│
▼
HAL_TIM_Start(htim1) // 启动计数器，PWM 开始输出
│
▼
主循环空闲：PWM 由硬件持续输出

两步启动 CubeMX2 中 Automatic Output State 设为 Disable，意味着主输出使能位（MOE）不会自动开启。MOE 必须由软件显式使能，否则 PA8 和 PB13 引脚一直无波形输出。HAL_TIM_OC_StartChannel() 在启动通道的同时会打开 MOE，HAL_TIM_Start() 则启动计数器。两者缺一不可。

先启动通道、后启动计数器的原因：让 MOE 先就位，计数器一开始走就能输出稳定波形，避免启动瞬间多出一个毛刺脉冲。

HAL2 与 HAL1 的差异：经典 HAL1 中使用单个函数 HAL_TIM_PWM_Start() 启动 PWM；CubeMX2 的 HAL2 改为两个函数分开操作——HAL_TIM_OC_StartChannel() 启动输出通道，HAL_TIM_Start() 启动计数器。

各步骤使用的 HAL 函数：

步骤	HAL 函数	作用
获取 TIM1 句柄	`mx_tim1_gethandle()`	返回 CubeMX 生成的 TIM1 句柄
启动输出通道	`HAL_TIM_OC_StartChannel()`	使能通道并开启 MOE
启动计数器	`HAL_TIM_Start()`	启动 TIM1 计数，PWM 开始输出

4.2 关键代码

在 VS Code 中打开生成的 CMake 工程，找到 Core/Src/main.c，添加以下代码。

（1）文件头部添加头文件

#include "main.h"
#include "mx_tim1.h"

（2）主函数

int main(void)
{
  if (mx_system_init() != SYSTEM_OK)
  {
    return (-1);
  }
  else
  {
    /*
      * You can start your application code here
      */
    /* TIM1_CH1 (PA8) and TIM1_CH1N (PB13) complementary PWM, deadtime
     * already configured by mx_tim1_init() (500 ns). The timer is
     * initialized but the counter and the output channels are not yet started.
     */
    hal_tim_handle_t *htim1 = mx_tim1_gethandle();

    /* Start the output channels: enables CC1/CC1N and the main output MOE. */
    if (HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
    {
      return (-1);
    }
    if (HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1N) != HAL_OK)
    {
      return (-1);
    }

    /* Start the TIM1 counter to generate the PWM at 10 kHz/50% duty. */
    if (HAL_TIM_Start(htim1) != HAL_OK)
    {
      return (-1);
    }

    while (1) {}
  }
}

代码说明：

mx_tim1_gethandle() 返回 CubeMX2 生成的 TIM1 句柄。
HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1) 启动主通道 CH1（PA8），同时使能主输出 MOE。
HAL_TIM_OC_StartChannel(htim1, HAL_TIM_CHANNEL_1N) 启动互补通道 CH1N（PB13）。
HAL_TIM_Start(htim1) 启动 TIM1 计数器。前两步只使能输出，不启动计数；第三步才真正开始产生 PWM。
频率、占空比、死区等参数已在 mx_tim1_init() 中配置完成，main.c 无需重新设置。。

5. 编译烧录与运行测试

5.1 编译与烧录

打开工程：用 VS Code 打开 CubeMX2 生成的 CMake 工程文件夹（如 TIM1_PWM_Comp_cmake）。
编译：点击 VS Code 底部状态栏的 Build 按钮，或使用命令面板执行 CMake 构建。编译完成后，终端应输出 Build finished with exit code 0，无 error。
连接开发板：用支持数据传输的 USB Type-C 线连接 NUCLEO-C542RC 的 ST-LINK USB 口（CN1）。
确认设备识别：打开设备管理器，在“端口 (COM 和 LPT)”下应能看到 STLink COMx。
烧录：点击 VS Code 中的运行按钮，将固件下载到开发板。