26. 定时器的输出比较模式
一、输出比较原理
输出比较模式下翻转功能作用是：当计数器的值等于捕获/比较寄存器影子寄存器的值时，OC1REF 发生翻转，进而控制通道输出（OCx）翻转。通过翻转功能实现输出 PWM 的具体原理如下：PWM 频率由自动重载寄存器（TIMx_ARR）的值决定，在这个过程中，只要自动重载寄存器的值不变，那么 PWM 占空比就固定为 50%。我们可以通过捕获/比较寄存器（TIMx_CCRx）的值改变 PWM 的相位。
翻转功能输出的 PWM 周期，这里用 T 表示，其计算公式如下：
其中：T：翻转功能输出的 PWM 周期（单位为 s）。\(T_{clk}\)：定时器的时钟源频率（单位为 MHz）。arr：自动重装寄存器（TIMx_ARR）的值。psc：预分频器寄存器（TIMx_PSC）的值。
PWM 波周期或频率由 ARR 决定，占空比固定 50%，相位由 CCRx 决定。
二、常用的寄存器
2.1、TIMx控制寄存器
TIMx_CR1 寄存器位 7（ARPE）用于控制自动重载寄存器是否进行缓冲，如果 ARPE 位置 1，ARR 起缓冲作用，即只有在更新事件发生时才会把 ARR 的值写入其影子寄存器里；如果 ARPE 位置 0，那么修改自动重载寄存器的值时，该值会马上被写入其影子寄存器中，从而立即生效。
TIMx_CR1 寄存器 CMS[6:5] 位，用于设置边沿对齐模式还是中心对齐模式。当 CMS[1:0] 位设置为 00 时，为边沿对齐模式，其它值为中心对齐模式。
TIMx_CR1 寄存器位 4 DIR 位，用于控制定时器的计数方向。设置 DIR 位为 0 时，为递增计数。设置 DIR 位为 1 时，为递减计数。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。
TIMx_CR1 寄存器位 0 CEN 位，用于使能计数器的工作，必须要设置该位为 1，计数器才会开始计数。
2.2、TIMx从模式控制寄存器
该寄存器的 SMS[2:0]位，用于从模式选择，其实就是选择计数器输入时钟的来源。比如我们设置 SMS[2:0]=000，禁止从模式，这样 PSC 预分频器的时钟就直接来自内部时钟（CK_INT），按照我们例程 System_Clock_Init() 函数的配置，频率为 84Mhz（APB1 总线时钟频率的 2 倍）。
2.3、TIMx捕获/比较模式寄存器
模式设置位 OC1M[6:4] 就是对应着通道 1 的模式设置，此部分由 3 位组成，总共可以配置成 8 种模式，这里使用的是翻转功能，所以这 3 位必须设置为 011。通道 2 也是如此，将位 OC2M[14:12] 设置为 011。通道 3 和通道 4 就要设置 TIM1_CCMR2 寄存器的位 OC3M[6:4] 和位 OC4M[14:12]。除此之外，我们还要设置输出比较的预装载使能位，如通道 1 对应输出比较的预装载使能位 3 OC1PE 位置 1，其他通道也要把相应位置 1。
2.4、TIMx捕获/比较使能寄存器
该寄存器控制着各个输入输出通道的开关和极性。如果我们想让要让 TIM14 的 CH1 输出 PWM 波，这里我们要使能 CC1E 位，该位是通道 1 输入/输出使能位，要想 PWM 从 IO 口输出，这个位必须设置为 1。CC1P 位是设置通道 1 的输出极性。
2.5、TIMx计数器
TIM2/TIM5 的计数寄存器是 32 位的，TIM3/TIM4 的计数寄存器都是 16 位有效的，计数模式可以是递增计数模式、递减计数模式和中心对齐计数模式。其他定时器和基本定时器一样，可以直接写该寄存器设置计数的初始值，也可以读取该寄存器获取计数器值。
2.6、TIMx预分频器
定时器的预分频寄存器都是 16 位的，即写入该寄存器的数值范围是 0 到 65535，表示 1 到 65536 分频。比如我们要 8400 分频，就往该寄存器写入 8399。
2.7、TIMx自动重载寄存器
在 F4 系列中，TIM2 和 TIM5 的自动重装载寄存器是 32 位的，其他通用定时器自动重载寄存器是低 16 位有效。该寄存器可以由 APRE 位设置是否进行缓冲。计数器的值会和自动重装寄存器影子寄存器进行比较，当两者相等，定时器就会溢出，从而发生更新事件，如果打开了更新中断，还会发生更新中断。
2.8、TIMx捕获比较寄存器
捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1），该寄存器只有 1 个，对应通道 CH1。我们使用的是通道 1。在输出模式下，捕获/比较寄存器影子寄存器的值与 CNT 的值比较，根据比较结果产生相应动作，利用这点，我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制 PWM 的占空比了。
三、定时器对应通道引脚
【1】、TIM2 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PA0 | PA5/PA15 |
| Channel 2 | PA1 | PB3 |
| Channel 3 | PA2 | PB10 |
| Channel 4 | PA3 | PB11 |
【2】、TIM3 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PA6 | PC6/PB4 |
| Channel 2 | PA7 | PC7/PB5 |
| Channel 3 | PB0 | PC8 |
| Channel 4 | PB1 | PC9 |
【3】、TIM4 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PD12 | PB6 |
| Channel 2 | PD13 | PB7 |
| Channel 3 | PD14 | PB8 |
| Channel 4 | PD15 | PB9 |
【4】、TIM5 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PA0 | |
| Channel 2 | PA1 | |
| Channel 3 | PA2 | |
| Channel 4 | PA3 |
【5】、TIM9 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PE5 | PA2 |
| Channel 2 | PE6 | PA3 |
【6】、TIM10 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PF6 | PB8 |
【7】、TIM11 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PF7 | PB9 |
【8】、TIM12 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PB14 | |
| Channel 2 | PB15 |
【9】、TIM13 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PF8 | PA6 |
【10】、TIM14 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 |
|---|---|---|
| Channel 1 | PF9 | PA7 |
【11】、TIM1 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 | 互补通道名 | 互补通道引脚 | 互补重映射通道引脚 |
|---|---|---|---|---|---|
| Channel 1 | PE9 | PA8 | Channel 1N | PA7 | PE8/PB13 |
| Channel 2 | PE11 | PA9 | Channel 2N | PB0 | PE10/PB14 |
| Channel 3 | PE13 | PA10 | Channel 3N | PB1 | PE12/PB15 |
| Channel 4 | PE14 | PA11 | Channel 4N |
【12】、TIM8 对应通道引脚及其重映射
| 通道名 | 通道引脚 | 重映射通道引脚 | 互补通道名 | 互补通道引脚 | 互补重映射通道引脚 |
|---|---|---|---|---|---|
| Channel 1 | PC6 | Channel 1N | PA5 | PA7 | |
| Channel 2 | PC7 | Channel 2N | PB0 | PB14 | |
| Channel 3 | PC8 | Channel 3N | PB1 | PB15 | |
| Channel 4 | PC9 | Channel 4N |
四、输出PWM配置步骤
4.1、使能定时器时钟和对应通道的GPIO时钟
使能高级定时器的时钟。
#define __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM1EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM1EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM8EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM8EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
使能通用定时器的时钟。
#define __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM5EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM5EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM9_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM9EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM9EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM11_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM11EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM11EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM12EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM12EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM13_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM13EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM13EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM14EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM14EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM2EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM2EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM3EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM3EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM4EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_TIM4EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_TIM10_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM10EN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_TIM10EN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
使能定时器通道引脚对应的 GPIO 的时钟。
#define __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOAEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOAEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOBEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOBEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOCEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOCEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIODEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIODEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOEEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOEEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
#define __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE() do { \
__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOFEN);\
/* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOFEN);\
UNUSED(tmpreg); \
} while(0U)
4.2、配置定时器基本工作参数
HAL 库提供定时器输出比较的初始化函数，它的说明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim);
其中，htim 是 TIM_HandleTypeDef 结构体类型指针变量（亦称定时器句柄），结构体定义如下：
typedef struct
{
TIM_TypeDef *Instance; // 寄存器基地址
TIM_Base_InitTypeDef Init; // 定时器初始化结构体
HAL_TIM_ActiveChannel Channel; // 定时器通道
DMA_HandleTypeDef *hdma[7]; // DMA管理结构体
HAL_LockTypeDef Lock; // 锁对象
__IO HAL_TIM_StateTypeDef State; // 定时器状态
__IO HAL_TIM_ChannelStateTypeDef ChannelState[4]; // 定时器通道状态
__IO HAL_TIM_ChannelStateTypeDef ChannelNState[4]; // 定时器互补通道状态
__IO HAL_TIM_DMABurstStateTypeDef DMABurstState; // DMA溢出状态
} TIM_HandleTypeDef;
Instance：指向定时器寄存器基地址，可选值如下：
#define TIM1 ((TIM_TypeDef *) TIM1_BASE)
#define TIM8 ((TIM_TypeDef *) TIM8_BASE)
#define TIM2 ((TIM_TypeDef *) TIM2_BASE)
#define TIM3 ((TIM_TypeDef *) TIM3_BASE)
#define TIM4 ((TIM_TypeDef *) TIM4_BASE)
#define TIM5 ((TIM_TypeDef *) TIM5_BASE)
#define TIM9 ((TIM_TypeDef *) TIM9_BASE)
#define TIM10 ((TIM_TypeDef *) TIM10_BASE)
#define TIM11 ((TIM_TypeDef *) TIM11_BASE)
#define TIM12 ((TIM_TypeDef *) TIM12_BASE)
#define TIM13 ((TIM_TypeDef *) TIM13_BASE)
#define TIM14 ((TIM_TypeDef *) TIM14_BASE)
Init：定时器初始化结构体，用于配置定时器的相关参数，它的定义如下：
typedef struct
{
uint32_t Prescaler; // 预分频系数
uint32_t CounterMode; // 计数模式
uint32_t Period; // 自动重装载值
uint32_t ClockDivision; // 时钟分频因子
uint32_t RepetitionCounter; // 重复计数器值
uint32_t AutoReloadPreload; // 自动重装载值预载入功能
} TIM_Base_InitTypeDef;
Prescaler：预分频系数，即写入预分频寄存器的值，范围 0 到 65535。
CounterMode：计数器计数模式，。
#define TIM_COUNTERMODE_UP 0x00000000U /*!< Counter used as up-counter */
#define TIM_COUNTERMODE_DOWN TIM_CR1_DIR /*!< Counter used as down-counter */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1 TIM_CR1_CMS_0 /*!< Center-aligned mode 1 */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED2 TIM_CR1_CMS_1 /*!< Center-aligned mode 2 */
#define TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED3 TIM_CR1_CMS /*!< Center-aligned mode 3 */
Period：自动重载值，即写入自动重载寄存器的值，范围 0 到 65535。
AutoReloadPreload：自动重载预装载使能，即控制寄存器 1（TIMx_CR1）的 ARPE 位。
#define TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE 0x00000000U /*!< TIMx_ARR register is not buffered */
#define TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE TIM_CR1_ARPE /*!< TIMx_ARR register is buffered */
该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示 成功，HAL_ERROR 表示 错误，HAL_BUSY 表示 忙碌，HAL_TIMEOUT 表示 超时。
typedef enum
{
HAL_OK = 0x00U, // 成功
HAL_ERROR = 0x01U, // 错误
HAL_BUSY = 0x02U, // 忙碌
HAL_TIMEOUT = 0x03U // 超时
} HAL_StatusTypeDef;
4.3、设置对应通道引脚的工作模式
HAL 库中，提供 HAL_GPIO_Init() 函数用于配置 GPIO 功能模式，初始化 GPIO。该函数的声明如下：
void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);
该函数的第一个形参 GPIOx 用来 指定端口号，可选值如下：
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOC ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
#define GPIOD ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)
#define GPIOE ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)
#define GPIOF ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)
第二个参数是 GPIO_InitTypeDef 类型的结构体变量，用来 设置 GPIO 的工作模式，其定义如下：
typedef struct
{
uint32_t Pin; // 引脚号
uint32_t Mode; // 模式设置
uint32_t Pull; // 上下拉设置
uint32_t Speed; // 速度设置
uint32_t Alternate; // 复用功能设置
}GPIO_InitTypeDef;
成员 Pin 表示 引脚号，范围：GPIO_PIN_0 到 GPIO_PIN_15。
#define GPIO_PIN_0 ((uint16_t)0x0001) /* Pin 0 selected */
#define GPIO_PIN_1 ((uint16_t)0x0002) /* Pin 1 selected */
#define GPIO_PIN_2 ((uint16_t)0x0004) /* Pin 2 selected */
#define GPIO_PIN_3 ((uint16_t)0x0008) /* Pin 3 selected */
#define GPIO_PIN_4 ((uint16_t)0x0010) /* Pin 4 selected */
#define GPIO_PIN_5 ((uint16_t)0x0020) /* Pin 5 selected */
#define GPIO_PIN_6 ((uint16_t)0x0040) /* Pin 6 selected */
#define GPIO_PIN_7 ((uint16_t)0x0080) /* Pin 7 selected */
#define GPIO_PIN_8 ((uint16_t)0x0100) /* Pin 8 selected */
#define GPIO_PIN_9 ((uint16_t)0x0200) /* Pin 9 selected */
#define GPIO_PIN_10 ((uint16_t)0x0400) /* Pin 10 selected */
#define GPIO_PIN_11 ((uint16_t)0x0800) /* Pin 11 selected */
#define GPIO_PIN_12 ((uint16_t)0x1000) /* Pin 12 selected */
#define GPIO_PIN_13 ((uint16_t)0x2000) /* Pin 13 selected */
#define GPIO_PIN_14 ((uint16_t)0x4000) /* Pin 14 selected */
#define GPIO_PIN_15 ((uint16_t)0x8000) /* Pin 15 selected */
成员 Mode 是 GPIO 的 模式选择，有以下选择项：
#define GPIO_MODE_AF_PP 0x00000002U // 推挽式复用
成员 Pull 用于 配置上下拉电阻，有以下选择项：
#define GPIO_NOPULL 0x00000000U // 无上下拉
#define GPIO_PULLUP 0x00000001U // 上拉
#define GPIO_PULLDOWN 0x00000002U // 下拉
成员 Speed 用于 配置 GPIO 的速度，有以下选择项：
#define GPIO_SPEED_FREQ_LOW 0x00000000U // 低速
#define GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM 0x00000001U // 中速
#define GPIO_SPEED_FREQ_HIGH 0x00000002U // 高速
#define GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH 0x00000003U // 极速
成员 Alternate 用于 配置具体的复用功能，不同的 GPIO 口可以复用的功能不同，具体可参考数据手册。
#define GPIO_AF1_TIM1 ((uint8_t)0x01) /* TIM1 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF1_TIM2 ((uint8_t)0x01) /* TIM2 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF2_TIM3 ((uint8_t)0x02) /* TIM3 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF2_TIM4 ((uint8_t)0x02) /* TIM4 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF2_TIM5 ((uint8_t)0x02) /* TIM5 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF3_TIM8 ((uint8_t)0x03) /* TIM8 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF3_TIM9 ((uint8_t)0x03) /* TIM9 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF3_TIM10 ((uint8_t)0x03) /* TIM10 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF3_TIM11 ((uint8_t)0x03) /* TIM11 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF9_TIM12 ((uint8_t)0x09) /* TIM12 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF9_TIM13 ((uint8_t)0x09) /* TIM13 Alternate Function mapping */
#define GPIO_AF9_TIM14 ((uint8_t)0x09) /* TIM14 Alternate Function mapping */
4.4、配置输出比较模式
定时器的输出比较通道设置初始化函数。其声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim, const TIM_OC_InitTypeDef *sConfig,
uint32_t Channel);
其中，htim 是 TIM_HandleTypeDef 结构体类型指针变量（亦称定时器句柄）。
sConfig 是 TIM_OC_InitTypeDef 结构体类型指针变量，用于配置定时器的输出比较参数。
typedef struct
{
uint32_t OCMode; // 输出比较模式选择
uint32_t Pulse; // 设置比较值
uint32_t OCPolarity; // 设置输出比较极性
uint32_t OCNPolarity; // 设置互补输出比较极性
uint32_t OCFastMode; // 使能或失能输出比较快速模式
uint32_t OCIdleState; // 空闲状态OC1输出
uint32_t OCNIdleState; // 空闲状态OC1N输出
} TIM_OC_InitTypeDef;
成员变量 OCMode 用来 设置模式，可选值如下：
#define TIM_OCMODE_TOGGLE (TIM_CCMR1_OC1M_1 | TIM_CCMR1_OC1M_0) /*!< Toggle */
成员变量 Pulse 用来 设置捕获比较值。
成员变量 TIM_OCPolarity 用来 设置输出极性。
#define TIM_OCPOLARITY_HIGH 0x00000000U /*!< Capture/Compare output polarity */
#define TIM_OCPOLARITY_LOW TIM_CCER_CC1P /*!< Capture/Compare output polarity */
Channel 是定时器通道，范围：TIM_CHANNEL_1 到 TIM_CHANNEL_4。
#define TIM_CHANNEL_1 0x00000000U /*!< Capture/compare channel 1 identifier */
#define TIM_CHANNEL_2 0x00000004U /*!< Capture/compare channel 2 identifier */
#define TIM_CHANNEL_3 0x00000008U /*!< Capture/compare channel 3 identifier */
#define TIM_CHANNEL_4 0x0000000CU /*!< Capture/compare channel 4 identifier */
#define TIM_CHANNEL_ALL 0x0000003CU /*!< Global Capture/compare channel identifier */
该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示 成功，HAL_ERROR 表示 错误，HAL_BUSY 表示 忙碌，HAL_TIMEOUT 表示 超时。
4.5、使能通道预装载
#define __HAL_TIM_ENABLE_OCxPRELOAD(__HANDLE__, __CHANNEL__) \
(((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1PE) :\
((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2PE) :\
((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3PE) :\
((__HANDLE__)->Instance->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC4PE))
其中 __HANDLE__ 是定时器句柄，__CHANNEL__ 是定时器的通道。
4.6、使能输出并启动计数器
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_OC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
其中，htim 是 TIM_HandleTypeDef 结构体类型指针变量（亦称定时器句柄）。
Channel 是 定时器通道，范围：TIM_CHANNEL_1 到 TIM_CHANNEL_4。
该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示 成功，HAL_ERROR 表示 错误，HAL_BUSY 表示 忙碌，HAL_TIMEOUT 表示 超时。
4.7、修改捕获比较寄存器的值
#define __HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__) \
(((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_1) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR1 = (__COMPARE__)) :\
((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_2) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR2 = (__COMPARE__)) :\
((__CHANNEL__) == TIM_CHANNEL_3) ? ((__HANDLE__)->Instance->CCR3 = (__COMPARE__)) :\
((__HANDLE__)->Instance->CCR4 = (__COMPARE__)))
__HANDLE__ 是 TIM_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，__CHANNEL__ 对应 PWM 的输出通道，__COMPARE__ 则是要写到捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1/2/3/4）的值。实际上该宏定义最终还是往对应的捕获/比较寄存器写入比较值来控制 PWM 波的占空比。
五、程序源码
定时器输出比较功能初始化函数，内容如下：
TIM_HandleTypeDef g_tim13_handle;
/**
* @brief 定时器输出比较功能初始化函数
*
* @param htim 定时器句柄
* @param TIMx 定时器寄存器基地址，可选值: TIMx, x可选范围: 1 ~ 5, 8 ~ 14
* @param prescaler 预分频系数，可选值: 0 ~ 65535
* @param period 自动重装载值，可选值: 0 ~ 65535
* @param channel 输出PWM的通道，可选值: TIM_CHANNEL_x, x可选范围: 1 ~ 4
* @param polarity 输出比较极性，可选值: [TIM_OCPOLARITY_LOW, TIM_OCPOLARITY_HIGH]
* @param pluse 输出比较值，可选值: 0 ~ 65535
*/
void TIM_OC_Init(TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_TypeDef *TIMx, uint16_t prescaler, uint16_t period, uint32_t channel, uint32_t polarity, uint32_t pulse)
{
TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_InitStruct = {0};
htim->Instance = TIMx; // 定时器13寄存器基地址
htim->Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 计数模式
htim->Init.Prescaler = prescaler; // 预分频系数
htim->Init.Period = period; // 自动重装载值
HAL_TIM_OC_Init(htim);
TIM_OC_InitStruct.OCMode = TIM_OCMODE_TOGGLE; // 输出比较模式翻转功能
TIM_OC_InitStruct.OCPolarity = polarity; // 输出比较极性
TIM_OC_InitStruct.Pulse = pulse; // 比较值
HAL_TIM_OC_ConfigChannel(htim, &TIM_OC_InitStruct, channel);
}
定时器输出比较模式底层初始化函数，内容如下：
/**
* @brief 定时器输出比较底层初始化函数
*
* @param htim 定时器句柄
*/
void HAL_TIM_OC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if (htim->Instance == TIM13)
{
__HAL_RCC_TIM13_CLK_ENABLE(); // 使能TIM13的时钟
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能TIM13的Channel 1对应的GPIO时钟
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8; // TIM13的Channel 1对应的GPIO引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用功能
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 不使用上下拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // GPIO输出速度
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_TIM13; // 复用功能选择
HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
}
}
通用定时器 TIM13 的时钟来自 APB1，当 PPRE1 ≥ 2 分频的时候，通用定时器的时钟为 APB1 时钟的 2 倍, 而 APB1 为 42M, 所以定时器时钟 = 84Mhz。如果我们往预分频寄存器的值写入 83，写入自动重载寄存器的值写入 999。带入 PWM 周期计算公式，可得：
由上述式子得到 PWM 周期为 2ms，频率为 500Hz。ARR 值为固定为 1000，所以占空比则固定为 50%。
main() 函数，内容如下：
int main(void)
{
HAL_Init();
System_Clock_Init(8, 336, 2, 7);
Delay_Init(168);
TIM_OC_Init(&g_tim13_handle, TIM13, 83, 999, TIM_CHANNEL_1, TIM_OCPOLARITY_HIGH, 500);
__HAL_TIM_ENABLE_OCxPRELOAD(&g_tim13_handle, TIM_CHANNEL_1); // 使能通道预装载
HAL_TIM_OC_Start(&g_tim13_handle, TIM_CHANNEL_1); // 启动定时器
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&g_tim13_handle, TIM_CHANNEL_1, 249); // 设置捕获比较寄存器的值
while (1)
{
HAL_Delay(100);
}
return 0;
}
