2019年08月22日 | stm32入门——PWM输出控制直流电机变速

最近刚做了智能小车的寻迹实验，实验中用了定时器PWM输出来改变直流电机的转速，我在这里就大致总结一下PWM相关的知识。

什么是PWM?

PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制。

占空比：pwm占空比就是一个脉冲周期内有效电平在整个周期所占的比例。

通过调节PWM的占空比就能调节IO口上电压的持续性变化，因此也能够控制外设的功率进行持续性变化，也就能控制直流电机的转速快慢。

那么重点就在于如何调节PWM波形的输出。如下图所示

图中的ARR是我们给定时器的一个预装载值，CCRx的上下变化是产生PWM波的关键。我们假设ARR大于CCRx的部分输出为高电平（即t1-t2、t3-t4、t5-t6），ARR小于CCRx的部分输出为低电平（即0-t1、t2-t3、t4-t5），则改变CCRx的值就能改变输出PWM的占空比。

只要弄明白了上面那幅图，那就不难理解想要控制PWM的输出波形，重要的就是如何设置ARR与CCRx这两个寄存器的值了。

PWM模式、有效电平

前面我们假设ARR大于CCRx时输出为高电平，ARR小于CCRx时输出为低电平，但在实际运用中可能并非如此，有可能是相反的情况——ARR大于CCRx时输出为低电平，ARR小于CCRx时输出为高电平，至于到底是哪种情况，还要看PWM是哪种模式、有效电平又设置的是何种极性了。

模式1：ARR小于CCRx时输出为“有效”电平，ARR大于CCRx时输出为“无效”电平。

模式2：ARR小于CCRx时输出为“无效”电平，ARR大于CCRx时输出为“有效”电平。

注意，我这里用的是“有效”和“无效”，而不是“高”和“低”，也就是说有效电平可高可低，并非一定就是高电平。PWM模式、效电平极性，需要程序员自己配置相关的寄存器来实现。

以下面的代码来讲解

TIM1_PWM_Init(899,0);//不分频。PWM频率=72000/(899+1)=80Khz

我们使用定时器1的通道1来输出一路PWM波，想详细了解定时器参数的设置的朋友可以参考（stm32入门——定时器中断），我这里简单介绍一下，这里的899设置的就是ARR的值，至于那个0是用来设置TIM1的频率的，不分频就代表TIM1的时钟频率和系统时钟相同，这里假设为72MHz。

void TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  

//此部分需手动修改IO口设置

RCC->APB2ENR|=1<<11; //TIM1时钟使能    

GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0; //PA8清除之前的设置

GPIOA->CRH|=0X0000000B; //复用功能输出 

TIM1->ARR=arr; //设定计数器自动重装值 

TIM1->PSC=psc; //预分频器设置

TIM1->CCMR1|=7<<4;  //CH1 PWM2模式  

TIM1->CCMR1|=1<<3; //CH1预装载使能  

  TIM1->CCER|=0<<1;    //OC1 输出使能    

//TIM1->CCER|=1<<1;

TIM1->BDTR|=1<<15;    //MOE 主输出使能    

TIM1->CR1=0x0080;    //ARPE使能 

TIM1->CR1|=0x01;    //使能定时器1   

}  

前三行是用来配置GPIO口的，这里不解释。

TIM1->ARR=arr; //设定计数器自动重装值

TIM1->PSC=psc; //预分频器设置

这两行就是我上门提到的设置定时器的频率和重装载值。

TIM1->CCMR1|=7<<4; //CH1 PWM2模式

TIM1->CCMR1|=1<<3; //CH1预装载使能

TIM1->CCER|=0<<1; //OC1 输出使能

这三行是用来设置PWM输出模式和设置通道的，通道是什么呢？简单地讲就是输出PWM波的GPIO口，代码一开始不是设置了PA8这个GPIO口嘛，这个PA8就是通道1。使用通道的话要先进行输入输出方向、通道使能的设置。

//TIM1->CCER|=1<<1;

这行我注释掉的代码，就是用来设置“有效电平”极性的，根据手册，当TIM1->CCER[1]这位置1时，有效电平为低电平，置0时有效电平为高电平，而默认情况下置0。

TIM1->BDTR|=1<<15; //MOE 主输出使能

这行代码只要对高级定时器进行设置，普通定时器无需设置。

TIM1->CR1=0x0080; //ARPE使能

这行代码是用来使能ARPE，ARPE是什么呢，就是当它被置1时，你自己设置的CCRx会立即生效，如果它被置为0，那么你自己设置的CCRx值不会立即生效（可能之前ARPE已经有值了），而是当之前设置的CCRx生效后才会使用你最新设置的CCRx值。

上面的代码里没有对CCRx进行设置，这是因为CCRx常常是一个变化的值，你可以在主函数中用一个for循环+if判断语句对它进行++或–的操作，从而达到连续改变CCRx值得目的。例如

for(i=0;i<300;i++){

TIM1->CCR1=i;

if(i==300){

i=0;

}

}

这里还要说的是PWM波的周期是由 定时器时钟频率 和 预装载值 两者决定的，预装载值就是ARR。我们来具体分析一下，预装载值PSC设置为899，那么，当定时器的当前值val从0增加到899时，一共经过了900个时钟周期，这900个时钟周期会产生一个PWM波形，也就是说900个定时器时钟周期才相当于一个PWM周期，那么PWM的频率就为72MHz/900=80KHz，周期为1/80KHz。