STM32 PWM输出的示例分析

  

这篇文章给大家分享的是有关STM32 PWM输出的示例分析的内容。小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,一起跟随小编过来看看吧。

01、PWM介绍

PWM定义:脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,PWM)简称脉宽调制。通俗讲,PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

占空比定义:占空比就是高电平所占整个周期的时间,如下图所示:

STM32 PWM输出的示例分析

第一个PWM波,周期为10ms,高电平的时间为4ms,所以占空比为40%,同理第二个PWM波为60%,第三个为80%。

PWM的频率: PWM的频率的整个周期的倒数,所以说上图PWM的周期为1/0.01,也就是100HZ。改变PWM的频率是通过改变整个的周期实现的。所以通过改变高低电平总共的时间、改变高电平占总周期的比例就可以实现任意频率、任意占空比的PWM波。

PWM的用途和优点:电机调速、功率调制、PID调节、通信等等,配置简单、抗干扰能力强,从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。并且让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小,噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响,这是PWM用于通信的主要原因。

02、STM32的管脚复用

STM32没有专门的PWM引脚,所以使用IO口的复用模式。首先确认PWM功能的输出管脚,使用定时器9。从下面的框图中得知,timer9只有两个输出通道,所以timer9只能输出两路PWM。

STM32 PWM输出的示例分析

在STM32F207数据手册中的Alternatefunction mapping图片中,timer9的两个通道分别可以复用为PA2,PA3,PE5和PE6。

STM32 PWM输出的示例分析

03、STM32输出PWM原理

下图中的①部分,在《STM32基础定时器详解》讲解过了,关于影子寄存器,也在《STM32影子寄存器》中讲述,下文不再赘述了。本文将重点在②部分,捕获/对比通道讲解,其中STM32的PWM就是利用对比通道实现的。

STM32 PWM输出的示例分析

Pulse Width Modulation mode allows you to generate a signal with afrequency determined by the value of the TIMx_ARR register and a dutycycle determined by the value of the TIMx_CCRx register。

节选自STM32F207 Reference manual手册

脉冲宽度调制模式可以生成一个信号,该信号频率由TIMx_ARR 寄存器值决定,其占空比则由TIMx_CCRx 寄存器值决定。

从下图可以看出,当CCR寄存器和CNT计数器数值一样时,会产生动作(改变通道对应的GPIO电平)。由于CNT溢出时,重载值由TIMx_ARR寄存器值决定的。所以说TIMx_ARR寄存器值决定周期,而TIMx_CCRx寄存器值决定CNT溢出时,经过多久会产生动作(改变通道对应的GPIO电平),也就是决定了占空比。

STM32 PWM输出的示例分析

以向上计数为例,重载值为ARR,比较值为CRRx

STM32 PWM输出的示例分析

上图可以看出:

  1. 0-t1段,定时器计数器TIMx_CNT值小于CCRx值,输出低电平。

  2. t1-t2段,定时器计数器TIMx_CNT值大于CCRx值,输出高电平。

当TIMx_CNT值达到ARR时,定时器溢出,重新向上计数...循环此过程至此一个PWM周期完成。

上图更加形象的说明了

  1. 信号频率由 TIMx_ARR 寄存器值决定。

  2. 占空比则由 TIMx_CCRx 寄存器值决定。

STM32输出PWM的过程:

1、首先配置GPIO,配置定时器,具体参考一下代码。定时器配置参考《STM32基础定时器详解》。

STM32 PWM输出的示例分析