STM32 PWM输出

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本文将介绍通过STM32的定时器输出PWM，关于定时器的基础功能不再详解。
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01、PWM介绍
: ~" Y: z) }6 U" d! Z4 NPWM定义：脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）简称脉宽调制。通俗讲，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
6 [% u+ M6 J  n" V; H占空比定义：占空比就是高电平所占整个周期的时间
第一个PWM波，周期为10ms，高电平的时间为4ms，所以占空比为40%，同理第二个PWM波为60%，第三个为80%。
PWM的频率： PWM的频率的整个周期的倒数，所以说上图PWM的周期为1/0.01，也就是100HZ。改变PWM的频率是通过改变整个的周期实现的。所以通过改变高低电平总共的时间、改变高电平占总周期的比例就可以实现任意频率、任意占空比的PWM波。
PWM的用途和优点：电机调速、功率调制、PID调节、通信等等，配置简单、抗干扰能力强，从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。并且让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响，这是PWM用于通信的主要原因

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02、STM32的管脚复用
STM32没有专门的PWM引脚，所以使用IO口的复用模式。首先确认PWM功能的输出管脚，使用定时器9。从下面的框图中得知，timer9只有两个输出通道，所以timer9只能输出两路PWM。在STM32F207数据手册中的Alternatefunction mapping图片中，timer9的两个通道分别可以复用为PA2，PA3，PE5和PE6。

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03、STM32输出PWM原理本文将重点在②部分，捕获/对比通道讲解，其中STM32的PWM就是利用对比通道实现的。脉冲宽度调制模式可以生成一个信号，该信号频率由TIMx_ARR 寄存器值决定，其占空比则由TIMx_CCRx 寄存器值决定。

从下图可以看出，当CCR寄存器和CNT计数器数值一样时，会产生动作（改变通道对应的GPIO电平）。由于CNT溢出时，重载值由TIMx_ARR寄存器值决定的。所以说TIMx_ARR寄存器值决定周期，而TIMx_CCRx寄存器值决定CNT溢出时，经过多久会产生动作（改变通道对应的GPIO电平），也就是决定了占空比。以向上计数为例，重载值为ARR，比较值为CRRx
STM32输出PWM的过程：

4 e6 a" W) D8 c  z. {1 L1、首先配置GPIO，配置定时器，具体参考一下代码。定时器配置参考《STM32基础定时器详解》。

8 u9 \7 |4 |% y$ u2、捕获/比较通道使能比较通道
3、使能完输出，就要配置PWM输出了
0 A! }1 D5 ^* f$ _: V3 R* I/ L①TIMx_CCMR1寄存器的OC1M[2:0]位,设置输出模式控制器

8 q. F  t7 R6 i5 s+ @; ]110：PWM模式1，111：PWM模式2。
3 b$ d$ g# V9 R2 K& o* n* F2 A
$ E1 H5 p2 g9 y②计数器值TIMx_CNT与通道1捕获比较寄存器CCR1进行比较,通过比较结果输出有效电平和无效电平。
- a/ d# K2 O8 p  {; Q
% t9 ?0 M9 F9 O* W5 j; N( |4 {: L/ uOC1REF=0 无效电平，OC1REF=1无效电平。

③通过输出模式控制器产生的信号。TIMx_CCER寄存器的CC1P位,设置输入/捕获通道1输出极性。

0:高电平有效，1:低电平有效。
, ~- R2 Q$ Z7 n3 e4 o9 @
- C0 r. N: y. `' a④TIMx_CCER:CC1E位控制输出使能电路,信号由此输出到对应引脚。
9 Q! x1 M! Q" `4 s$ |9 R  J
0:关闭，1：打开。
: a4 u+ ?8 U1 S  \# x
' ?$ r  m+ H1 q5 [( K首先对PWM模式1和PWM模式2进行介绍：

模式1

在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平；在向上计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平（OC1REF=0）,否则为有效电平（OC1REF=1）。
! T3 x( g4 w( e
* M. Y6 U8 _0 h; T& t4 v模式2
) F4 k7 E5 D# R
8 R# c: y- B; U在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电平。

PWM输出高低电平由TIMx_CCMR1:OC1M位和TIMx_CCER:CC1P位共同决定。

总结下来：
& h! ]0 m! p0 i* i& q$ ~
9 y& ]( u( R; H模式1:
. m) j' i2 X. I8 v0 N
CNT<CCR为有效电平//(OC1REF =1)

CNT>CCR为无效电平//(OC1REF =0)
- ?4 y; j5 K# c( D( B" F- `/ s
模式2:

, K+ L) k. o" G  W7 L# c6 o1 uCNT<CCR为无效电平//(OC1REF =0)
& `% A2 P9 o) w# a  |& }" ]
CNT>CCR为有效电平//(OC1REF =1)
! o% [( `, G2 Y7 z
% I3 [2 D0 I) k$ r. C2 h( [CC1P:

0:高电平有效
3 a! E" H5 V( v# b2 Q
; z) u0 g" w: D4 I, X, E1:低电平有效