2018年10月06日 | STM32如何实现可调频率、占空比的PWM波形

使用两个TIM定时器：
一个输出可调频率、占空比的PWM，
一个对输出PWM脉冲计数（计时）。
1.门控方式能实现，但需要复杂的配置和计算，不推荐。

2.脉冲计数是比较实际，也是比较简单的方式；

对输出PWM脉冲计数（计时）方法有多种：

1.IO中断计数，或同步定时中断计数：用另外一个定时器，按照相同频率中断计数（类似IO中断）；

2.由PWM频率和脉冲个数，计算输出全部所需的时间，使用定时中断，关闭输出PWM；

3.利用定时器外部脉冲触发（外部时钟模式2功能），计数个数为所需脉冲个数（10个脉冲），则关闭输出PWM；

STM32定时器
利用阻塞延时，控制IO高低变化输出PWM这种方式就行啦，也很简单。其实，这种方法的弊端很大。
1.输出的PWM可能存在误差；
2.对整个系统的实时性可能有影响；
所以不建议使用该方法。
几种实现方法
 使用两个定时器配合输出可调频率、占空比的PWM波形，且可指定输出脉冲个数的方法和原理其实不难。
输出PWM的方法就是使用TIM定时器自带有的PWM模式即可完成。主要难点在于还要控制指定输出脉冲的个数。
对于如何控制输出指定脉冲个数，下面大概说下三种方法：

1.脉冲中断计数法
IO中断，或者定时器同步（脉冲）中断。

定时器同步（脉冲）中断简单的说，就是利用定时器同时产生一个相同频率（或者说波形）的中断信号，在中断里面对其累计，累加个数为指定输出波形个数则关闭PWM波形的输出，同时关闭中断计数。

比如：我输出10个波形，10次中断（每次+1）之后，关闭输出。

它的原理，大致如下图：

此方法建议在输出高频PWM时不要使用，频繁中断对系统实时性也是有一定影响。 建议低于1KHz的PWM才使用此方法。
2.定时中断法
基于上面第一种，不适合高频PWM脉冲中断。经过思考，我们是否可以将多次中断的时间累加，只响应一次中断。
原理就是把定时的时间设定为单个脉冲的n倍（n个脉冲），只使用一次中断。

它的原理，大致如下图：

看图片中的提示，建议这个地方使用一个32位的定时器，这个值可能很大。
3.脉冲触发法
此方法可以避免上面两种方法中不足的地方， 相对上面两对实用性更强。电路上面，需要将PWM输出的波形，连接到另一个定时器的ETR引脚。

它的原理没什么特殊的，就是和我们常用的定时更新中断类似，只是输入信号改成PWM脉冲波形（默认为内部时钟CK_INT  如：36M）。

外部时钟源模式2实现方法

上面说过，使用PWM作为另一个定时器的输入时钟，即可达到对PWM计数的功能。

请参看手册中TIM定时器时钟选择章节。

1.输出PWM配置
void PWM_TIM_Configuration(void) {  GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  TIM_OCInitTypeDef       TIM_OCInitStructure;

   RCC_APB1PeriphClockCmd(PWM_TIM_CLK, ENABLE);  RCC_AHB1PeriphClockCmd(PWM_TIM_GPIO_CLK, ENABLE);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PWM_TIM_PIN;  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  GPIO_Init(PWM_TIM_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

   GPIO_PinAFConfig(PWM_TIM_GPIO_PORT, PWM_TIM_SOURCE, PWM_TIM_AF);
 
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PWM_PRESCALER;               //预分频值  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;        //向上计数  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;                         //定时周期  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;            //分频因子  TIM_TimeBaseInit(PWM_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

   TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;                  //PWM1模式  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;      //使能输出  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0xFFFF;                            //脉宽值  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;          //输出极性  PWM_TIM_OCxInit(PWM_TIMx, &TIM_OCInitStructure);  TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE); }
初始化频率和占空比填充的值是最大值，即TIM_Period = 0xFFFF；TIM_Pulse = 0xFFFF; 实际没有使能定时器（输出的配置见下面函数接口）

2.选择外部时钟，定时中断配置
void CNT_TIM_Configuration(void) {  GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitStructure;

   RCC_APB1PeriphClockCmd(CNT_TIM_CLK, ENABLE);  RCC_AHB1PeriphClockCmd(CNT_TIM_GPIO_CLK, ENABLE);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CNT_TIM_PIN;  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  GPIO_Init(CNT_TIM_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
 
   GPIO_PinAFConfig(CNT_TIM_GPIO_PORT, CNT_TIM_SOURCE, CNT_TIM_AF);

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CNT_TIM_IRQn;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = CNT_TIM_Priority;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

   TIM_ETRClockMode2Config(CNT_TIMx, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_Inverted, 0);

   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;                           //预分频值  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;        //向上计数  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;                         //定时周期  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;            //分频因子  TIM_TimeBaseInit(CNT_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);  TIM_ClearFlag(CNT_TIMx, TIM_FLAG_Update);  TIM_ITConfig(CNT_TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);                     //使能"更新"中断  TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE); }

和常规的不同点在于： 使用外部时钟源

TIM_ETRClockMode2Config(CNT_TIMx, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_Inverted, 0);

注意检测（捕获）极性TIM_ExtTRGPolarity_Inverted，一般PWM都是高电平为脉冲波形，下降沿才算一个波形的计数。
3.输出PWM函数接口

void PWM_Output(uint32_t Frequency, uint32_t Dutycycle, uint32_t NumPulse) {  uint32_t pwm_period;  uint32_t pwm_pulse;

   pwm_period = PWM_CK_CNT/Frequency - 1;                             //计算出计数周期(决定输出的频率)  pwm_pulse  = (pwm_period + 1)*Dutycycle / 100;                     //计算出脉宽值(决定PWM占空比)  TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE);                                        //失能TIM  TIM_SetCounter(PWM_TIMx, 0);                                       //计数清零  TIM_SetAutoreload(PWM_TIMx, pwm_period);                          //更改频率  PWM_TIM_SetComparex(PWM_TIMx, pwm_pulse);                          //更改占空比  TIM_Cmd(PWM_TIMx, ENABLE);                                         //使能TIM    TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE);  TIM_SetCounter(CNT_TIMx, 0);  TIM_SetAutoreload(CNT_TIMx, NumPulse-1);                          //设置中断更新数  TIM_ClearFlag(CNT_TIMx, TIM_FLAG_Update);  TIM_Cmd(CNT_TIMx, ENABLE); }

void PWM_Output(uint32_t Frequency, uint32_t Dutycycle, uint32_t NumPulse)；

我们只需要调用该函数接口就可以实现指定个数PWM输出了。中途不用软件参数，输出结束时自动响应定时中断，关闭定时器。

中断接口函数

void CNT_TIM_IRQHandler(void) {
 if(TIM_GetITStatus(CNT_TIMx, TIM_IT_Update) != RESET)  {    TIM_ClearITPendingBit(CNT_TIMx, TIM_IT_Update);    TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE);                  //关闭PWM输出    TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE);                  //关闭计数  } }