STM32定時器應用——PWM

STM32的定時器有三種，高級定時器（TIM1和TIM8），通用定時器（TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）和基本定時器（TIM6和TIM7）。

這三者的區別是：

• 基本定時器：基本定時器功能比較簡單，主要是計時，也可以為DAC提供時鍾，直接觸發驅動DAC

   

   

• 通用定時器：通用定時器除了基本的定時功能外，還可以測量輸入信號的脈沖長度，也就是輸入捕獲功能，也可以產生輸出波形，即輸出比較和PWM。                                                

   

   

• 高級定時器：通用定時器有的功能，高級定時器也有，而且高級定時器還可以輸出嵌入死區的互補PWM。 

 

這幾天放假，在家搜到一個NUCLEO-L010RB的開發板，並且在stm社區下載了相關的幾份資料，就搗鼓了一下。

 

 

這個板子用到的MCU是STM32L010RBT6，這個板子剛開始我還不知道怎么用，不知道燒錄程序時是否需要外接ST-Link，最后搗鼓着搗鼓着發現它本身自帶ST-Link的功能，USB端口不僅可以給板子供電，還可以用於燒錄程序。

第一個程序當然是點亮一個LED燈啦，查閱相關文檔發現這個板子的PA5引腳上接了LED2，而且該引腳也是TIM2的CH1通道，那么就可以通過TIM2的CH1輸出PWM波控制LED的亮度，實現呼吸燈效果。

 

一、首先用CubeMX工具生成代碼框架：

 

 

 這個MCU跟STM32的其他系列有很多的不同，比如定時器方面，這個單片機只有TIM2，TIM21和TIM22。這個程序中用到了TIM2和TIM21這兩個定時器，TIM2用於生成PWM調節LED的亮度，TIM21用於定時修改PWM的占空比。

①設置時鍾源，原理圖上HSE上接的是8MHz的晶振，但是實物上實際並沒有外接這個晶振，所以HSE沒有配置。LSE上接了32.768KHz的晶振，所以LSE上就選擇了Crystal/Ceramic Resonator。如圖：

 

 

 

 

 

 

 ②定時器設置，如圖：

 

 

 

 

 

• 定時器的時鍾源一般都選擇內部時鍾源。
• 這次我們用到TIM2的CH1輸出PWM波，所以Channel1應該選擇PWM Generation CH1。
• TIM2掛載在APB1上，而APB1的時鍾頻率為32MHz，所以TIM2的預分頻器設置為32000，分頻后得到1KHz，也就是1ms計數一次，計數模式選擇向上，ARR設置為20。
• PWM的模式設置為 PWM mode 1，Pulse設置為0。PWM的模式有兩種，模式1：向上計數時，CNT<CCRx時輸出有效電平，CNT>=CCRx時輸出無效電平。向下計數時，CNT>CCRx時輸出無效電平，CNT<=CCRx輸出有效電平。模式2：向上計數時，CNT<CCRx時輸出無效電平，CNT>=CCRx時輸出有效電平。向下計數時，CNT>CCRx時輸出有效電平，CNT<=CCRx輸出無效電平。二者剛好是相反的。（Pulse就是CCRx的值,這里初始化為0，當然也可以設置為小於ARR大於0的其他數值）
• CH Polarity選擇為High，也就是設置有效電平為高電平。

　　TIM21的作用只是定時而已，所以設置比較簡單，同樣時鍾源選擇內部時鍾，預分頻32000，向上計數，ARR為100，因為TIM21掛載在APB2上也是32MHz，所以最終的結果是100ms產生一個中斷（TIM21的全局中斷需要打開）

 

 

 打開TIM21的全局中斷：

 

 

 ③時鍾配置：由圖可知，外部高速時鍾（HSE）的外部晶振和外部低速時鍾（LSE）跟整個時鍾樹的其他部分是斷開的，所以我選擇了內部高速時鍾（HSI）作為系統時鍾源，不過精度肯定沒有外部晶振准確，因為HSI采用的是RC振盪器，容易受到溫度的影響。

 

 

 

二、代碼修改

①首先需要在main()函數里面調用兩個函數：

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim21);//開啟TIM21的中斷
HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//開啟PWM的輸出

②在TIM21中斷的回調函數里增加功能代碼：

1 void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 2 {
 3     static uint8_t DutyCycle = 5;
 4     static uint8_t ToggleFlag = 0;
 5     if(htim->Instance == TIM21)
 6     {
 7         if(ToggleFlag == 0)
 8         {
 9             DutyCycle += 1;
10             if(DutyCycle > 19)
11             {
12                 DutyCycle = 19;
13                 ToggleFlag = 1;
14             }
15         }
16         else
17         {
18             DutyCycle -= 1;
19             if(DutyCycle <= 1)
20             {
21                 ToggleFlag = 0;
22             }
23         }
24         
25         TIM2->CCR1 = DutyCycle;
26     }
27 }

 

TIM21每100ms進入一次中斷，就會調用這個回調函數，這個函數里實現的功能就是修改TIM2的CCR1的值，也就是修改PWM的占空比，CCR1每次比上一次的數值增加1（直到19（ARR的值），也就是占空比為1），當CCR1的值達到了19，又開始遞減。所以LED的效果就是從暗逐漸變量又從亮逐漸變暗，就好像呼吸一樣。關系到呼吸燈的效果有幾個參數：

　　①htim2.Init.Prescaler（TIM2的預分頻系數），htim2.Init.Period（TIM2 的計數周期，也就是ARR的值），預分頻系數越大，得到的頻率越小，CNT增加得越慢，可能造成的效果就是看到燈在閃，因為我們看到燈的亮度變化並不是真的可以從本質上改變燈的亮度，而是一個周期內燈亮的時間占了多大的比例，由於一個周期時間很短，短到人眼分辨不出亮滅的變化，就會覺得燈的亮度變化了，所以周期也不應該太長，太長的話，人眼就可以分辨出亮滅變化，就會覺得燈在閃。

　　②CCR1每次的增量太大的話，呼吸燈就沒有一個漸變的過程，顯得不自然。

　　③htim21.Init.Prescaler 和 htim21.Init.Period這兩個參數決定多久更新一次CCR1的數值，也就是決定每一個亮度可以保持多久的時間。

PS：下面是TIM2和TIM21的初始化代碼：

void MX_TIM2_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 8000-1;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 50-1;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 0;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim2);

}

 

void MX_TIM21_Init(void)
{
  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  htim21.Instance = TIM21;
  htim21.Init.Prescaler = 32000-1;
  htim21.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim21.Init.Period = 250-1;
  htim21.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim21.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim21) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim21, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim21, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}