STM32PWM应用

news/2024/10/7 17:28:50 标签: stm32, 嵌入式硬件, 单片机

目录

一、输出比较(OC)

二、PWM：

1、简介

2、基本结构

3、参数计算

三、PWM驱动LED呼吸灯

1、代码

四、PWM驱动Sg90舵机

1、工作原理

 2、完整代码

五、PWM驱动直流电机

1、TB6612芯片模块

 2、完整代码：

一、输出比较(OC)

OC（Output Compare）输出比较

  • 可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
  • 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能

捕获/比较通道的输出部分（通道一）如下：

当CNT>=CCR1时，输出模式控制器会输出一个OC1ref,也就是一个输出比较的参考信号，可以映射到至主模式控制器，最常用的是走下面的那一条路到达CC1P极性选择，给这个寄存器写0，信号往上走，信号电平不翻转；给这个寄存器写1，信号往下走，经过一个非门取反，信号电平会发生翻转，原来的参考信号中高低电平会相反。输出使能电路就是要不要输出，OC1引脚就是CH1通道的引脚。

输出模式控制器中的输出比较8种模式，如下图：

图中置有效电平不可以直接理解为就是高电平，置无效电平也不可以直接理解为就是低电平。因为有效电平与输出极性(TIMx_CCER寄存器中的 CCxP位)有直接关系，TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 0，选择极性为高电平有效，这时候置有效电平就为高电平；TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 1，选择极性为低电平有效，这时候置有效电平就为低电平。

假如我们用PWM模式1，定时器设置为向上计数模式，TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 0（在编程库函数是这个参数TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarityTIM_OCPolarity_High）。CNT<CCR时REF置有效电压为高电平输出，CNT>=CCR时，REF置无效电压为低电平输出。相反，如果TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 1，CNT<CCR时REF置有效电压为低电平输出，CNT>=CCR时，REF置无效电压为高电平输出

冻结模式：当使用时，状态为暂停时的状态。

匹配时置有效电平/无效电平：是高级定时器里面用的。它俩都是一次性的置完高电平/低电平后，就不管事了，所以这俩模式不适合输出连续变化的波形。

匹配时电平翻转：可以输出一个连续的波形，输出频率=定时器频率/2，如下，会输出一个占空比为50%的波形。

强制为无效电平/无效电平：把REF强制设置为高电平/低电平。

PWM模式1/模式2：可以输出频率和占空比可调的PWM波形，功能如上图，注意一点的是定时器计数方式。

二、PWM：

1、简介

必须在具有惯性系统下应用，如灯亮灭、电机调速等，所谓的惯性，如灯灭掉，不会立马熄灭，而是慢慢的熄灭；电机也是慢慢的停止。

2、基本结构

3、参数计算

三、PWM驱动LED呼吸灯

1、代码

  •  配置时钟外设
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  • GPIO初始化
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

如下图，当IO口作为普通IO口时使用输出数据寄存器进行输出数据；当我们使用复用功能输出时，输出数据寄存器会断开，从片上外设进行输出，片上外设如片上集成的PWM等等。复用功能输出就是从A0口进行输出PWM波形,使用的是复用推挽输出，可以输出高低平。所谓复用就是某个引脚具有多个功能。

  •  内部时钟配置
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
  • 配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;     //滤波频率
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式,向上
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1;                 //自动重装载寄存器ARR
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=720-1;               //预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
  •  输出比较初始化
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);            //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;               //输出模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High ;     //CC1P输出极性,这里的High指的是REF有效电平为高电平输出
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;                               //用来设置CCR
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
  • 启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
  •  配置CCR

CCR可以通过可以库函数TIM_SetCompare1()进行动态配置。

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	
       TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);
	
}

完整代码：

PWM.c:

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void PWM_Init(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//1.配置时钟，用那个外设
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
//	//重映射功能
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //先打开AFIO，让AFIO去重映射
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);  //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//2.内部时钟配置
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	//3.配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;     //滤波频率
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式,向上
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1;                 //自动重装载寄存器ARR
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=720-1;               //预分频器
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;

	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
	
	
	//4.输出比较初始化
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);            //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;               //输出模式
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High ;     //CC1P输出极性,这里的High指的是REF有效电平为高电平输出
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;                               //用来设置CCR
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	
	//5.启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	

}

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	
       TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);
	
}

PWM.h:

#ifndef _PWM_H
#define _PWM_H


void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);

void PWM_Init(void);

#endif

main.c:

#include  "stm32f10x.h"                  // Device header
#include  "OLED.h"
#include  "delay.h"
#include  "PWM.h"

uint16_t  i;

int main(void)
{
	
   OLED_Init();
	PWM_Init();
	while(1) 
	{
	  
		for(i=0;i<=100;i++)
		{
			 PWM_SetCompare1(i);
			 Delay_ms(10);
		}
		for(i=0;i<=100;i++)
		{
			 PWM_SetCompare1(100-i);
			 Delay_ms(10);
		}
	}
	
}

四、PWM驱动Sg90舵机

1、工作原理

  • 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
  • 输入PWM信号要求：频率为50HZ，周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms 

 角度范围为0~180度：

                                0.5ms------------- 0度 ；  占空比为2.5%
                                1.0ms------------ 45度 ； 占空比为2.5%
                                1.5ms------------ 90度 ； 占空比为7.5%
                                2.0ms----------- 135度 ；占空比为10.0%
                                2.5ms----------- 180度 ；占空比为12.5%

 以0度和135度为例：

 2、完整代码

 黄色的那根线接的是PA1,用的CH2输出通道。

PWM.c:

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void PWM_Init(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//1.配置时钟，用那个外设
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
//	//重映射功能
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //先打开AFIO，让AFIO去重映射
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);  //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//2.内部时钟配置
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	//3.配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;     //滤波频率
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=20000-1;                 //自动重装载寄存器ARR
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=72-1;               //预分频器
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;

	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
	
	
	//TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	
	//配置输出比较初始化
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);            //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;               //输出模式
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;       //输出极性
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;                               //用来设置CCR
	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	
	//4.启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	

}

void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
	
       TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);
	
}

PWM.h:

#ifndef _PWM_H
#define _PWM_H


void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);

void PWM_Init(void);

#endif

Sg90.c:

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h" 

void Sg90_Init(void)
{
	PWM_Init();
}


void Sg90_SetAngle(float Angle)  //angle 角度
{
	
	PWM_SetCompare2(Angle/180*2000+500);
	
}

Sg90.h:

#ifndef _SG90_H
#define _SG90_H

void Sg90_Init(void);

void Sg90_SetAngle(float Angle);  //angle 角度


#endif

main.c:

#include  "stm32f10x.h"                  // Device header
#include  "OLED.h"
#include  "delay.h"
#include  "Sg90.h"

float i;

int main(void)
{
	
   OLED_Init();
	Sg90_Init();
	Sg90_SetAngle(0);
	OLED_ShowString(1,1,"Angle:");
	while(1) 
	{

	   for(i=0;i<=180;i+=0.5)
		{
			Sg90_SetAngle(i);
			OLED_ShowNum(1,7,(uint16_t)i,3);
			Delay_ms(20);
		}
		Delay_ms(10);
		for(i=0;i<=180;i+=0.5)
		{
			Sg90_SetAngle(180-i);
			OLED_ShowNum(1,7,(uint16_t)(180-i),3);
			Delay_ms(20);
		}
	
	}
	
}

五、PWM驱动直流电机

1、TB6612芯片模块

驱动直流电机使用的是TB6612芯片模块，TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向。

硬件电路和功能： 

 2、完整代码：

接线图：

PWM.c:

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void PWM_Init(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//1.配置时钟，用那个外设
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
//	//重映射功能
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //先打开AFIO，让AFIO去重映射
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);  //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//2.内部时钟配置
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	
	//3.配置时基单元
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;     //滤波频率
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1;                    //自动重装载寄存器ARR
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=18-1;                  //预分频器
	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;

	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
	
	
	//TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);
	
	//配置输出比较初始化
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);            //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;               //输出模式
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;       //输出极性
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;                               //用来设置CCR
	TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	
	//4.启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
	

}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
	
       TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
	
}

PWM.h:

#ifndef _PWM_H
#define _PWM_H


void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);

void PWM_Init(void);

#endif

Motor.c:

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

void Motor_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //如果有错误，就把这个函数放在最前面
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	PWM_Init();
	
}

void Motor_SetSpeed(int16_t Speed)
{
	if(Speed>=0)
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		PWM_SetCompare3(Speed);
	}
	else{
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
		PWM_SetCompare3(-Speed);
	}
}

Motor.h:

#ifndef _PWM_H
#define _PWM_H


void Motor_Init(void);

void Motor_SetSpeed(int16_t Speed);


#endif

main.c:

#include  "stm32f10x.h"                  // Device header
#include  "OLED.h"
#include  "delay.h"
#include  "Motor.h"

uint16_t i;
int main(void)
{
	
   OLED_Init();
   Motor_Init();
   Motor_SetSpeed(0);
	while(1) 
	{
      for(i=0;i<=100;i++)
		{
        Motor_SetSpeed(i);
		  Delay_ms(10);
		}
		Delay_ms(100);
		for(i=0;i<=100;i++)
		{
        Motor_SetSpeed(100-i);
		  Delay_ms(10);
		}
	}
	
}


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