18. 利用TIM3產(chǎn)生PWM輸出實(shí)驗(yàn)

一。 PWM簡(jiǎn)介

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡(jiǎn)單一點(diǎn)，就是對(duì)脈沖寬度的控制。

STM32 的定時(shí)器除了 TIM6 和 7。其他的定時(shí)器都可以用來產(chǎn)生 PWM 輸出。其中高級(jí)定時(shí)器 TIM1 和 TIM8 可以同時(shí)產(chǎn)生多達(dá) 7 路的 PWM 輸出。而通用定時(shí)器也能同時(shí)產(chǎn)生多達(dá) 4路的 PWM 輸出，這樣，STM32 最多可以同時(shí)產(chǎn)生 30 路 PWM 輸出。

這里我們僅利用TIM3的 CH2產(chǎn)生一路 PWM 輸出。

對(duì)于每個(gè)通道都有一個(gè)捕獲比較寄存器CCRx，CCRx中的值與計(jì)數(shù)器TIMx_CNT中的值進(jìn)行比較。

PWM信號(hào)的周期由Arr的值以及計(jì)數(shù)器的頻率決定，占空比由CCRx中的值決定。

二。PWM模式

輸出模式控制器由CCMR1控制（以通道1為例）。

脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一個(gè)由TIMx_ARR寄存器確定頻率、由TIMx_CCRx寄存器確定占空比的信號(hào)。

PWM模式1：

不管向上計(jì)數(shù)還是向下計(jì)數(shù)，只要計(jì)數(shù)值CNTCC1P位決定的，設(shè)置為0是高電平有效，設(shè)置為1是電平有效。

在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位寫入’110’(PWM模式1)或’111’(PWM模式2)，能夠獨(dú)立地設(shè)置每個(gè)OCx輸出通道產(chǎn)生一路PWM。必須設(shè)置TIMx_CCMRx寄存器OCxPE位以使能相應(yīng)的預(yù)裝載寄存器，最后還要設(shè)置TIMx_CR1寄存器的ARPE位，(在向上計(jì)數(shù)或中心對(duì)稱模式中)使能自動(dòng)重裝載的預(yù)裝載寄存器。

向上計(jì)數(shù)配置

當(dāng)TIMx_CR1寄存器中的DIR位為低的時(shí)候執(zhí)行向上計(jì)數(shù)。

下面是一個(gè)PWM模式1的例子。TIMx_CCRx寄存器的值與計(jì)數(shù)器寄存器TIMx_CNT的值進(jìn)行比較。

三。三個(gè)寄存器

1. 捕獲 / 比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）

寄存器分了 2層，上面一層對(duì)應(yīng)輸出而下面的則對(duì)應(yīng)輸入。這里我們用PWM的輸出。

每個(gè)通用定時(shí)器有4個(gè)PWM通道，通道1和通道2用CCMR1配置，通道3和通道4用CCMR2配置，這里我們用的是CH2，所以用CCMR1配置。

OC1M[2:0]：輸出比較1模式

110：PWM模式1－不管向上計(jì)數(shù)還是向下計(jì)數(shù)，一旦TIMx_CNT

111：PWM模式2－ 在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時(shí)通道1為有效電平，否則為無效電平。

2.捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）

該寄存器控制著各個(gè)輸入輸出通道的開關(guān)。

這里只用到了 CC2E 位，該位是輸入/捕獲 2 輸出使能位，要想PWM 從 IO 口輸出，這個(gè)位必須設(shè)置為 1。

3.捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4）

該寄存器總共有 4 個(gè)，對(duì)應(yīng) 4 個(gè)輸通道 CH1~4。該寄存器中存儲(chǔ)著捕獲比較值CCRx。

在輸出模式下，該寄存器的值與 CNT 的值比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。利用這點(diǎn)，我們通過修改這個(gè)寄存器的值，就可以控制 PWM 的輸出脈寬了。

四。STM32的重映射

由于開發(fā)板上的LED燈是掛在PB5上，所以需要用部分重映射使PWM輸出在PB5上。

STM32 的重映射控制是由復(fù)用重映射和調(diào)試 IO 配置寄存器（AFIO_MAPR）控制的。

這里用到的是 TIM3 的重映射，從上圖可以看出， TIM3_REMAP 是由[11:10]這 2 個(gè)位控制的。TIM3_REMAP[1:0]重映射控制表如表所示：

默認(rèn)條件下，TIM3_REMAP[1:0]為 00，是沒有重映射的，所以 TIM3_CH1~TIM3_CH4 分別是接在 PA6、PA7、PB0 和 PB1 上的，而我們想讓TIM3_CH2 映射到 PB5 上，則需要設(shè)置TIM3_REMAP[1:0]=10，即部分重映射，這里需要注意，此時(shí) TIM3_CH1 也被映射到 PB4 上了。

五。使用庫函數(shù)配置PWM輸出的步驟

1）開啟 TIM3 時(shí)鐘以及復(fù)用功能時(shí)鐘，配置 PB5 為復(fù)用推挽輸出。

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定時(shí)器 3 時(shí)鐘

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //復(fù)用時(shí)鐘使能

設(shè)置 PB5 為復(fù)用功能輸出的方法在前面的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)都有類似的講解，相信大家很明白,這里簡(jiǎn)單列出 GPIO 初始化的一行代碼即可：

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出

2）設(shè)置 TIM3_CH2 重映射到 PB5 上。

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState)；

TIM3 部分重映射的庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)方法是：

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3）初始化 TIM3,設(shè)置 TIM3 的 ARR 和 PSC。

在開啟了 TIM3 的時(shí)鐘之后，我們要設(shè)置 ARR 和 PSC 兩個(gè)寄存器的值來控制輸出 PWM 的周期。當(dāng) PWM 周期太慢（低于 50Hz）的時(shí)候，我們就會(huì)明顯感覺到閃爍了。因此，PWM 周期在這里不宜設(shè)置的太小。

4）設(shè)置 TIM3_CH2 的 PWM 模式，使能 TIM3 的 CH2 輸出。

設(shè)置PWM輸出只需要設(shè)置紅色的部分。

在庫函數(shù)中，PWM 通道設(shè)置是通過函數(shù)TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()來設(shè)置的， 不同的通道的設(shè)置函數(shù)不一樣， 這里我們使用的是通道 2，所以使用的函數(shù)是 TIM_OC2Init()。

void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇 PWM 模式 2

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性高

TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //初始化 TIM3 OC2

5）使能 TIM3。

先要使能TIM3在CCR2上的預(yù)裝載寄存器

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能 TIM3

6）修改 TIM3_CCR2 來控制占空比。

實(shí)際上就是修改CCRx寄存器的值。通過修改 TIM3_CCR2 則可以控制 CH2 的輸出占空比。繼而控制 DS0 的亮度。

修改 TIM3_CCR2 占空比的函數(shù)是：

void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；