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DDZZ669 发表于 2021-2-20 11:23

电机控制基础——定时器基础知识与PWM输出原理

<div class='showpostmsg'> 本帖最后由 DDZZ669 于 2021-2-20 11:45 编辑

单片机开发中，电机的控制与定时器有着密不可分的关系，无论是直流电机，步进电机还是舵机，都会用到定时器，比如最常用的有刷直流电机，会使用定时器产生PWM波来调节转速，通过定时器的正交编码器接口来测量转速等。

本篇先介绍**定时器的基础知识**，然后对照这些知识介绍一下**定时器输出PWM的基本原理**，以及**编程实现与代码分析**。

首先来看一下定时器的基础介绍。

# 1 定时器基础知识

## 1.1 定时器种类

以STM32F4为例，一共有14个定时器：

- 高级定时器（TIM1、TIM8）
- 通用定时器（TIM2~TIM5，TIM9~TIM14）
- TIM2~TIM5（通用定时器里功能较多的）
- TIM9/TIM12
- TIM10/TIM11和TIM13/TIM14
- 基本定时器(TIM6、TIM7)



## 1.2 各种定时器的特性

### 1.2.1 高级定时器与通用定时器

这里列举高级定时器的特性，在此基础上，对比添加其与通用定时器的不同之处：

- 16 位递增、递减、递增/递减自动重载计数器（**TIM2 和 TIM5为32位**）
- 16 位可编程预分频器，用于对计数器时钟频率进行分频（即运行时修改），分频系数介于 1 到 65536 之间。
- 多达 4 个独立通道（**TIM9/TIM12有2个，TIM10/TIM11，TIM13/TIM14只有1个**），可用于：
- 输入捕获
- 输出比较
- PWM 生成（边沿和中心对齐模式）（**高级定时器和TIM2~TIM5特有，其它是只有边沿对齐模式**）
- 单脉冲模式输出
- 带可编程死区的互补输出（**高级定时器特有**）。
- 使用外部信号控制定时器且可实现多个定时器互连的同步电路（**TIM10/TIM11，TIM13/TIM14没有**）。
- 重复计数器，用于仅在给定数目的计数器周期后更新定时器寄存器（**高级定时器特有**）。
- 用于将定时器的输出信号置于复位状态或已知状态的断路输入（**高级定时器特有**）。
- 发生如下事件时生成中断/DMA 请求：
- 更新：计数器上溢/下溢、计数器初始化（通过软件或内部/外部触发）
- 触发事件（计数器启动、停止、初始化或通过内部/外部触发计数）（**TIM10/TIM11和TIM13/TIM14没有此功能**）
- 输入捕获
- 输出比较
- 断路输入（**高级定时器特有**）
- 支持定位用增量（正交）编码器和霍尔传感器电路（**高级定时器和TIM2~TIM5特有**）。
- 外部时钟触发输入或逐周期电流管理（**高级定时器和TIM2~TIM5特有**）。

### 1.2.2 基本定时器

基本定时器(TIM6、TIM7）的功能比较单一，所具有的功能如下：

- 16 位自动重载递**增计**数器
- **只能定时，没有外部 IO**
- 16 位可编程预分频器，用于对计数器时钟频率进行分频（即运行时修改），分频系数
介于 1 和 65536 之间
- 用于**触发 DAC 的同步电路**
- 发生如下更新事件时会生成中断/DMA 请求：计数器上溢

## 1.3 定时器使用配置

使用定时器，一般需要配置如下：

- 时基：也就是计数器的计数时钟
- 自动重装载值：每次计数的最大值
- 输出通道：当需要使用定时器输出某种波形时（如PWM）
- 输入通道：当需要使用定时器接收某种波形时（如电机编码器信号）

先来看一下**定时器的原理框图**，对定时器的内部原理有一个整体直观的感受：



### 1.3.1 时钟源

从上图可以看出，计数器的时钟源可以为：

- 由RCC的内部时钟分频得到
- 由定时器的`TIMx_ETR`引脚得到
- 由其他定时器通过TRGO输出得到

一般使用RCC的内部时钟`CK_INT`，也即定时器时钟`TIMxCLK`，经APB1或APB2预分频器后分频提供。

关于定时器时钟源的具体细节，可以来看一下**STM32F4的时钟树**：




从STM32F4的内部时钟树可知：

- 高级定时器timer1, timer8以及通用定时器timer9, timer10, timer11的时钟来源是**APB2总线(84MHZ)**
- 通用定时器timer2~timer5，通用定时器timer12~timer14以及基本定时器timer6,timer7的时钟来源是**APB1总线(42MHZ)**

另外：

- 当APB1和APB2**分频数为1**的时候，各定时器的时钟就是对应的APB1或APB2的时钟；
- 如果APB1和APB2**分频数不为1**，那么各定时器的时钟就是对应的APB1或APB2的时钟的**2倍**；

由于库函数中 APB1 预分频的系数默认是 2，所以，所以TIM1、TIM8~TIM11的时钟为APB2时钟的两倍即**168MHz**，TIM2~TIM7、TIM12~TIM14的时钟为APB1的时钟的两倍即**84MHz**。

### 1.3.2 计数器时钟

由于定时器时钟的提供的可以频率较高，计数器不需要这么高的频率来计数，所以会进行降频，使用一个合适的低频时钟来计数。

定时器时钟经过**PSC 预分频器**之后，即 `CK_CNT`，用来驱动计数器计数。PSC 是一个16 位的预分频器，可以对定时器时钟`TIMxCLK` 进行 1~65536 之间的任何一个数进行分频。

具体计算方式为：`CK_CNT=TIMxCLK/（PSC+1）`。

比如，使用STM32F4的通用定时器2（TIM2CLK为APB1的时钟的两倍即**84MHz**），PSC设置为83，则计数时钟为`84MHz/(83+1)=1MHz`，即1ms计一个数。

### 1.3.3 计数器

计数器 CNT 是一个 16 位的计数器，只能往上计数，最大计数值为 65535。当计数达到**自动重装载寄存器**的时候产生更新事件，并清零从头开始计数。

### 1.3.4 自动重装载寄存器

自动重装载寄存器 ARR 是一个 16 位的寄存器，这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的，定时器就产生溢出中断。


# 2 定时器输出PWM原理

如下图是PWM输出的原理示意图：



假设定时器工作模式设置为向上计数 PWM模式，且当 CNT<CCRx 时，输出 1，当 CNT>=CCRx 时输出 0，则：

- 当 CNT 值小于 CCRx 的时候， IO 输出高电平 (1)
- 当 CNT 值大于等于 CCRx 的时候，IO 输出低电平 (0)
- 当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。
>因此，改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的**占空比**，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的**周期（频率）**，这就是利用定时器输出PWM 的基本原理。

# 3 定时器常用的寄存器

使用定时器来输出PWM时，需要对其寄存器进行相应的设置。定时器的寄存器有好多个，这里先介绍几个与输出PWM相关的几个寄存器，其它是寄存器以后用到时再介绍。

## 3.1 控制寄存器CR1

控制寄存器，就是来设置定时的工作模式：



- 位 15:10 保留，必须保持复位值。
- 位 9:8 **CKD**：时钟分频 (Clock division)
此位域指示定时器时钟 (CK_INT) 频率与数字滤波器所使用的采样时钟（ETR、TIx）之间的分频比，
- 位 7 **ARPE**：自动重载预装载使能 (Auto-reload preload enable)
- 0：TIMx_ARR 寄存器不进行缓冲
- 1：TIMx_ARR 寄存器进行缓冲
- 位 6:5 **CMS**：中心对齐模式选择 (Center-aligned mode selection)，包括1种边沿对齐模式与3种中心对齐模式
- 位 4 **DIR**：计数器方向 (Direction)，0为**递增计数**，1为**递减计数**。
注： 当定时器配置为**中心对齐**模式或**编码器**模式时，该位为只读状态。
- 位 3 **OPM**：单脉冲模式 (One-pulse mode)
- 位 2 URS：更新请求源 (Update request source)
此位由软件置 1 和清零，用以选择 UEV 事件源。
- 位 1 UDIS：更新禁止 (Update disable)
此位由软件置 1 和清零，用以使能/禁止 UEV 事件生成。
- 位 0 CEN：计数器使能 (Counter enable)，0为禁止计数器，1为使能计数器
只有事先通过软件将 CEN 位置 1，才可以使用外部时钟、门控模式和编码器模式。而触发模式可通过硬件自动将 CEN 位置 1。在单脉冲模式下，当发生更新事件时会自动将 CEN 位清零。

## 3.2 捕获/比较模式寄存器CCMR1

这些通道可用于**输入（捕获模式）**或**输出（比较模式）模式**。通道方向通过配置相应的 CCxS 位进行定义。此寄存器的所有其它位在输入模式和输出模式下的功能均不同。对于任一给定位

- OCxx 用于说明通道配置为输出时该位对应的功能
- ICxx 则用于说明通道配置为输入时 该位对应的功能

因此，必须注意同一个位在输入阶段和输出阶段具有不同的含义。



这里仅先介绍**输出模式**下的功能：

- 位 15 **OC2CE**：输出比较 2 清零使能 (Output compare 3 clear enable)
- 位 14:12 **OC2M**：输出比较 2 模式 (Output compare 2 mode)
- 位 11 **OC2PE**：输出比较 2 预装载使能 (Output compare 2 preload enable)
- 位 10 **OC2FE**：输出比较 2 快速使能 (Output compare 2 fast enable)
- 位 9:8 **CC2S**：捕获/比较 2 选择 (Capture/Compare 2 selection)
参考下面的CC1S通道1
- 位 7 **OC1CE**：输出比较 1 清零使能 (Output compare 3 clear enable)
OC1CE：输出比较 1 清零使能 (Output Compare 1 Clear Enable)
- 0：OC1Ref 不受 ETRF 输入影响
- 1：ETRF 输入上检测到高电平时， OC1Ref 立即清零。
- 位 6:4 **OC1M**：输出比较 1 模式 (Output compare 1 mode)
一共可配置位7种模式，这里仅介绍2种：
- 110：**PWM 模式 1**––在递增计数模式下，只要 TIMx_CNT<TIMx_CCR1，通道 1 便为有效状态，否则为无效状态。在递减计数模式下，只要 TIMx_CNT>TIMx_CCR1，通道 1 便为无效状态 (OC1REF=0)，否则为有效状态 (OC1REF=1)。
- 111：**PPWM 模式 2**––在递增计数模式下，只要 TIMx_CNT<TIMx_CCR1，通道 1 便为无效状态，否则为有效状态。在递减计数模式下，只要 TIMx_CNT>TIMx_CCR1，通道 1 便为有效状态，否则为无效状态。
- 位 3 **OC1PE**：输出比较 1 预装载使能 (Output compare 1 preload enable)
- 0：禁止与 TIMx_CCR1 相关的预装载寄存器。可随时向 TIMx_CCR1 写入数据，写入后将立即使用新值。
- 1：使能与 TIMx_CCR1 相关的预装载寄存器。可读/写访问预装载寄存器。TIMx_CCR1 预装载值在每次生成更新事件时都会装载到活动寄存器中。
- 位 2 **OC1FE**：输出比较 1 快速使能 (Output compare 1 fast enable)
此位用于加快触发输入事件对 CC 输出的影响（仅当通道配置为 PWM1 或 PWM2 模式时，OCFE 才会起作用）。
- 0：即使触发开启，CC1 也将根据计数器和 CCR1 值正常工作。触发输入出现边沿时，激活CC1 输出的最短延迟时间为 5 个时钟周期。
- 1：触发输入上出现有效边沿相当于 CC1 输出上的比较匹配。随后，无论比较结果如何，OC 都设置为比较电平。采样触发输入和激活 CC1 输出的延迟时间缩短为 3 个时钟周期。
- 位 1:0 **CC1S**：捕获/比较 1 选择 (Capture/Compare 1 selection)
- 此位域定义通道方向（输入/输出）以及所使用的输入。
- 00：CC1 通道配置为输出。
- 01：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI1 上。
- 10：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI2 上。
- 11：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TRC 上。此模式仅在通过 TS 位（TIMx_SMCR 寄存器）选择内部触发输入时有效
    注： 仅当通道关闭时（TIMx_CCER 中的 CC1E = 0），才可向 CC1S 位写入数据。

## 3.3 计数器CNT

计数器的功能很单一，就是计数：



- 位 15:0 **CNT**：计数器值 (Counter value)

## 3.4 预分频器PSC

预分频器的功能也很单一，就是分频：



- 位 15:0 **PSC**：预分频器值 (Prescaler value)

计数器时钟频率 `CK_CNT` 等于 `fCK_PSC / (PSC + 1)`。

PSC 包含在每次发生更新事件时要装载到实际预分频器寄存器的值。

## 3.5 自动重装载寄存器ARR

自动重装载寄存器的功能也很单一，就是保存一个数，在计数满的时候，重新开始计数



- 位 15:0 **ARR**：自动重载值 (Auto-reload value)

ARR 为要装载到实际自动重载寄存器的值。

当自动重载值为空时，计数器不工作。

## 3.6 捕获/比较寄存器CCR

自动重装载寄存器的功能也很单一，也是保存一个数，用于与当前的CNT进行比较，注意 TIM2 和 TIM5是32位计数。



以CCR1寄存器（一共有CCR1~CCR4这4个通道）为例：

- 位31:16 **CCR1**：捕获/比较 1 的高 16 位（对于 TIM2 和 TIM5）。
- 位15:0 **CCR1**：捕获/比较 1 的低 16 位 (Low Capture/Compare 1 value)
- 如果通道 CC1 配置为**输出**：
    CCR1 是捕获/比较寄存器 1 的预装载值。
    如果没有通过 `TIMx_CCMR `寄存器中的` OC1PE` 位来使能预装载功能，写入的数值会被直接传输至当前寄存器中。否则只在发生更新事件时生效（拷贝到实际起作用的捕获/ 比较寄存器1）。
    实际捕获/比较寄存器中包含要与计数器 `TIMx_CNT `进行比较并在 OC1 输出上发出信号的值。
- 如果通道 CC1 配置为**输入**：
    CCR1 为上一个输入捕获 1 事件 (IC1) 发生时的计数器值。



# 4 代码实现与分析

上面介绍了定时器的基础知识与PWM的输出原理，下面就来实际看一下，如何编写对应的代码（以STM32F407为例）。

## 4.1 定时器初始化

定时器的初始化，因为需要用到对应的引脚输出PWM，因此要先初始化**GPIO引脚**，然后，还要初始化定时器的**时基**（计数的时钟）以及**输出通道**（用于配置PWM的输出模式）。

### 4.1.1 复用引脚初始化

这里用到的是定时器3，根据STM32F407的数据手册“3 Pinouts and pin description”中的“Table 9. Alternate function mapping”复用引脚说明表，可以看到定时器3通道1对应的引脚位A6:



因此程序中对A6引脚可以这样配置，注意一定要**配置引脚的复用功能**：

```c
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*引脚配置 结构体*/

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);         //使能PORTA时钟       
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_TIM3);/*GPIOA6复用为定时器3*/

/*复用引脚配置*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;         //GPIOA6
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;      /*复用功能*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;        //速度100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;      //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);               //初始化PA6
```



### 4.1.2 时基初始化

时基初始化，主要是配置定时器的**计数频率**（**psc**）和自动重装置值（每次计数的周期，**arr**），比如`TIM3_PWM_Init(500-1,84-1);`

（关于psc与arr的知识点，可以再回顾一下上面1.3节的知识）

这里将**arr**的值设置为500，即计数器每计够500个数就会重新从0开始计数，这个500再乘以计数器计数的周期，就是PWM真正的周期，**那计数器计数的频率是多少呢**（频率的倒数为周期）？

这里将**psc**的值设置为84-1，即TIM3的输入频率为84MHz再将频率降低1/84，即使用1MHz的频率计数（1s能计1,000,000个数，也即1us计1个数），那么PWM的真正周期就是`500*1us=500us(0.5ms)`，通过改变占空比的值（**ccr**）,就可以调节PWM的输出占空比。



时基初始化配置如下：

```c
TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure; /*时基 结构体*/

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);        //TIM3时钟使能   

/*时基初始化*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;                     /*ARR 自动重装载值(周期)，例如500*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;                  /*PSC 定时器分频，例如84*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;   /*时钟分割*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; /*向上计数模式*/
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);            /*初始化定时器3*/
```

最后一句的时基初始化，起始就是对定时的寄存器进行配置，该函数的内部实现如下：

```c
void TIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct)
{
uint16_t tmpcr1 = 0;
tmpcr1 = TIMx->CR1;

if((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8)|| /*高级定时器TIM和TIM8*/
   (TIMx == TIM2) || (TIMx == TIM3)||(TIMx == TIM4) || (TIMx == TIM5)) /*通用定时器中的TIM2~TIM5*/
{
    /* 设置为计数器模式 */
    tmpcr1 &= (uint16_t)(~(TIM_CR1_DIR | TIM_CR1_CMS));
    tmpcr1 |= (uint32_t)TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_CounterMode;
}

if((TIMx != TIM6) && (TIMx != TIM7)) /*基本定时器TIM6和TIM7无此功能*/
{
    /* 设置时钟分频 */
    tmpcr1 &=(uint16_t)(~TIM_CR1_CKD);
    tmpcr1 |= (uint32_t)TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_ClockDivision;
}

/* 配置CR1寄存器 */
TIMx->CR1 = tmpcr1;

/* 配置ARR寄存器，设置自动重转载值 */
TIMx->ARR = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Period ;

/* 配置PSC寄存器，设置预分频值 */
TIMx->PSC = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Prescaler;
   
if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8))/*高级定时器TIM和TIM8*/
{    /*配置RCR寄存器，设置重复计数值 */
      TIMx->RCR = TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_RepetitionCounter;
}

/* 生成一个更新事件来立即重新加载预分频器和重复计数器(仅针对高级定时器TIM1和TIM8)值 */
TIMx->EGR = TIM_PSCReloadMode_Immediate;         
}
```



### 4.1.3 输出通道初始化

输出通道初始化，主要是配置输出的一些参数，这里主要关注**TIM_OCMode**（模式）与**TIM_OCPolarity**（极性），这两个参数是配合使用的：

- PWM模式1

- **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；
- 向下计数时，一旦`TIMx_CNT>TIMx_CCR1`时通道1为无效电平，否则为有效电平。

- PWM模式2

- **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；
- 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。

这里的**有效电平**又是什么意思呢？怎么算有效电平？它就是通过极性来配置的：

- 输出High模式：有效电平为高电平
- 输出Low模式：有效电平为低电平

对比着再来看这张图：

当CNT的计数值小于CCR时，即t1这个时间段，输出有效电平（**TIM_OCMode_PWM1**模式），而有效电平是高电平（极性为**TIM_OCPolarity_High**），所以PWM的IO逻辑在t1这个时间段输出了高电平。



输出通道的配置如下：

```c
TIM_OCInitTypeDefTIM_OCInitStructure; /*输出通道 结构体*/

/*输出通道初始化，初始化TIM3 Channel1 PWM模式*/       
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;            /*选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1*/
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;      /*输出极性:TIM输出比较极性高*/
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);                     //根据指定的参数初始化外设TIM3 OC1

TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);/*使能TIM3在CCR1上的预装载寄存器*/
TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);/*ARPE使能：使能控制寄存器CR的第8位：ARPR, Auto-reload preload enable*/
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);/*使能TIM3：使能控制寄存器CR的第0位：CEN, counter enable*/
```

- 关于配置CCMR1、CCER寄存器

CCMR1:



CCER:



`TIM_OC1Init`函数对应于输入通道的初始化，其实就是操作`CCMR1`、`CCER`等寄存器：

```c
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)
{
uint16_t tmpccmrx = 0, tmpccer = 0, tmpcr2 = 0;
TIMx->CCER &= (uint16_t)~TIM_CCER_CC1E;/* 关闭通道1: 复位CC1E位 */

tmpccer = TIMx->CCER;/* 获取 TIMx CCER 寄存器的值 */
tmpcr2 =TIMx->CR2; /* 获取 TIMx CR2 寄存器的值 */

tmpccmrx = TIMx->CCMR1;/* 获取TIMx CCMR1 寄存器的值 */
tmpccmrx &= (uint16_t)~TIM_CCMR1_OC1M;   /* 复位输出比较模式OC1M位 */
tmpccmrx &= (uint16_t)~TIM_CCMR1_CC1S;
tmpccmrx |= TIM_OCInitStruct->TIM_OCMode;/* 设置为输出比较模式 */

tmpccer &= (uint16_t)~TIM_CCER_CC1P;          /* 复位输出极性CC1P */
tmpccer |= TIM_OCInitStruct->TIM_OCPolarity;/* 设置输出极性 */
tmpccer |= TIM_OCInitStruct->TIM_OutputState; /* 设置输出状态 */
   
if((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8)) /*高级定时器的特殊配置*/
{
    //省略。。。
}

TIMx->CR2 = tmpcr2;   /* 写数据到TIMx的CR2寄存器 */
TIMx->CCMR1 = tmpccmrx; /* 写数据到TIMx的CCMR1寄存器 */
TIMx->CCR1 = TIM_OCInitStruct->TIM_Pulse;/* 设置CCR1寄存器 */
TIMx->CCER = tmpccer;/* 写数据到TIMx的CCER寄存器 */
}
```



## 4.2 动态改变占空比

占空比是通过修改CCR寄存器的值进行修改的，如果定时器初始化时只设置了1次CCR的值，那么会输出恒定占空比的PWM波；如果在定时器运行的时候，动态修改CCR的值，则可以实现PWM占空比的动态调整。

如下程序，实现了每隔10ms对占空比进行一次修改，每次将高电平计数值增加5，当增大道500（占空比100%）时，再逐渐减小到0（占空比0%），不断循环。

```c
u16 led0pwmval=0;   
u8 dir=1;
TIM3_PWM_Init(500-1,84-1);        //84M/84=1Mhz的计数频率,重装载值500，所以PWM频率为 1M/500=2Khz.
while(1) //实现比较值从0-500递增，到500后从500-0递减，循环
{
    delay_ms(10);

    if(dir)
    {
      led0pwmval+=5;//dir==1 led0pwmval递增
    }
    else
    {
      led0pwmval-=5;        //dir==0 led0pwmval递减
    }
    if(led0pwmval>500)
    {
      dir=0;          //led0pwmval到达500后，方向为递减
    }
    if(led0pwmval==0)
    {
      dir=1;                //led0pwmval递减到0后，方向改为递增
    }

    TIM_SetCompare1(TIM3,led0pwmval);        /*CCR 修改比较值（占空比）*/
}
```

# 5 测试效果

将程序下载到板子，我用的一块STM32F407的板，A6引脚上接了一个LED灯，实际效果的LED逐渐变亮，再逐渐变暗，依次循环。

再通过逻辑分析仪来查看实际的输出波形，如下图，测得的pwm周期0.5ms（频率2kHz），与软件中设定的一致。

在某一时刻，脉宽55us。



在另一时刻，脉宽0.365ms，即实现了PWM脉宽的动态调整。



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okhxyyo 发表于 2021-2-22 09:41

<p>谢谢分享！！<img height="63" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/victory.gif" width="61" />内容很精彩</p>

annysky2012 发表于 2021-2-22 15:24

感谢分享，写的很详细，希望楼主再接再励，开一个专题，持续为大家分享

lienmalian 发表于 2021-3-6 23:42

非常感谢，讲解得详细透彻，对我的帮助非常大！

ddllxxrr 发表于 2021-3-7 19:59

<p>不错，顶一下</p>

Jacktang 发表于 2021-3-7 20:40

<p>逻辑分析仪来查看实际的输出波形，测试效果得到完美验证</p>

zxopenljx 发表于 2021-3-8 17:14

<p>谢谢分享</p>

lihuanyang 发表于 2021-3-9 18:12

学习下，不错！

haocede 发表于 2024-1-19 18:14

<p>感谢分享，写的很详细，希望楼主再接再励，开一个专题，持续为大家分享逻辑分析仪来查看实际的输出波形，测试效果得到完美验证</p>

xiaobai01dian 发表于 2024-2-13 19:20

<p>讲的很细致透彻，希望博主能多更新几期，论坛也越来越好。</p>

cemfbjs 发表于 2024-8-23 14:51

<p>非常感谢，楼主讲解得详细透彻，对我的帮助非常大！</p>

查看完整版本: 电机控制基础——定时器基础知识与PWM输出原理