【STM32H7教程】第34章 STM32H7的定时器应用之TIM1-TIM17的PWM实现
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第34章 STM32H7的定时器应用之TIM1-TIM17的PWM实现
本章教程为大家讲解定时器应用之TIM1 – TIM17所有定时器的PWM实现。实际项目中用到的地方较多，如电机控制、无源蜂鸣器、显示屏背光等场合。
34.1 初学者重要提示
34.2 定时器PWM驱动设计
34.3 定时器板级支持包（bsp_tim_pwm.c）
34.4 定时器驱动移植和使用
34.5 实验例程设计框架
34.6 实验例程说明（MDK）
34.7 实验例程说明（IAR）
34.8 总结
34.1 初学者重要提示
- 学习本章节前，务必优先学习第32章，HAL库的几个常用API均作了讲解和举例。
- 如果配置的GPIO引脚无法正确输出，注意本章2.1小节，保证是定时器复用支持的引脚。
- STM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的，这点要注意。
- STM32H7的PWM输出100MHz也是没问题的。输出效果见本章2.3小节。
34.2 定时器PWM的驱动设计
针对STM32H7的定时器PWM功能，专门设置了一个超级函数，用户可以方便的配置TIM1-TIM17所有定时器的PWM输出。
34.2.1 定时器PWM输出支持的引脚
STM32H7支持的PWM输出引脚如下（未整理互补输出引脚）：
TIM1_CH1, PA8 PE9 PK1
TIM1_CH2, PA9 PE11
TIM1_CH3, PA10 PE13 PJ9
TIM1_CH4, PA11 PE14 PJ11
TIM2_CH1, PA0 PA5 PA15
TIM2_CH2, PA1 PB3
TIM2_CH3, PA2
TIM2_CH4, PA3 PB11
TIM3_CH1, PA6 PC6 PB4
TIM3_CH2, PA7 PC7 PB5
TIM3_CH3, PB0 PC8
TIM3_CH4, PB1 PC9
TIM4_CH1, PB6 PD12
TIM4_CH2, PB7 PD13
TIM4_CH3, PB8 PD14
TIM4_CH4, PB9 PD15
TIM5_CH1, PA0 PH10
TIM5_CH2, PA1 PH11
TIM5_CH3, PA2 PH12
TIM5_CH4, PA3 PI0
TIM8_CH1, PC6 PI5 PJ8
TIM8_CH2, PC7 PI6 PJ10
TIM8_CH3, PC8 PI7 PK0
TIM8_CH4, PC9
TIM12_CH1, PB14 PH6
TIM12_CH2, PB15 PH9
TIM13_CH1, PF8
TIM14_CH1, PF9
TIM15_CH1, PE5
TIM15_CH2, PE6
TIM16_CH1, PB8 PF6
TIM16_CH2, PF7
TIM17_CH1, PB9
使用时，直接配置定时器PWM模式，并配置相应引脚即可使用。
34.2.2 定时器PWM初始化
下面函数的作用是根据使用的是GPIO，使能相应的GPIO时钟。
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_RCC_GPIO_Enable 4. * 功能说明: 使能GPIO时钟 5. * 形 参: GPIOx GPIOA - GPIOK 6. * 返 回 值: 无 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. void bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIO_TypeDef* GPIOx) 10. { 11. if (GPIOx == GPIOA) __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); 12. else if (GPIOx == GPIOB) __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); 13. else if (GPIOx == GPIOC) __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); 14. else if (GPIOx == GPIOD) __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); 15. else if (GPIOx == GPIOE) __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); 16. else if (GPIOx == GPIOF) __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); 17. else if (GPIOx == GPIOG) __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); 18. else if (GPIOx == GPIOH) __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE(); 19. else if (GPIOx == GPIOI) __HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE(); 20. else if (GPIOx == GPIOJ) __HAL_RCC_GPIOJ_CLK_ENABLE(); 21. else if (GPIOx == GPIOK) __HAL_RCC_GPIOK_CLK_ENABLE(); 22. }
下面函数的作用是根据使用的定时器，使能和禁止相应的定时器时钟。
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_RCC_TIM_Enable 4. * 功能说明: 使能TIM RCC 时钟 5. * 形 参: TIMx TIM1 - TIM17 6. * 返 回 值: 无 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. void bsp_RCC_TIM_Enable(TIM_TypeDef* TIMx) 10. { 11. if (TIMx == TIM1) __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); 12. else if (TIMx == TIM2) __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); 13. else if (TIMx == TIM3) __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE(); 14. else if (TIMx == TIM4) __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE(); 15. else if (TIMx == TIM5) __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE(); 16. else if (TIMx == TIM6) __HAL_RCC_TIM6_CLK_ENABLE(); 17. else if (TIMx == TIM7) __HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE(); 18. else if (TIMx == TIM8) __HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE(); 19. // else if (TIMx == TIM9) __HAL_RCC_TIM9_CLK_ENABLE(); 20. // else if (TIMx == TIM10) __HAL_RCC_TIM10_CLK_ENABLE(); 21. // else if (TIMx == TIM11) __HAL_RCC_TIM11_CLK_ENABLE(); 22. else if (TIMx == TIM12) __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE(); 23. else if (TIMx == TIM13) __HAL_RCC_TIM13_CLK_ENABLE(); 24. else if (TIMx == TIM14) __HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE(); 25. else if (TIMx == TIM15) __HAL_RCC_TIM15_CLK_ENABLE(); 26. else if (TIMx == TIM16) __HAL_RCC_TIM16_CLK_ENABLE(); 27. else if (TIMx == TIM17) __HAL_RCC_TIM17_CLK_ENABLE(); 28. else 29. { 30. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 31. } 32. } 33. 34. /* 35. ****************************************************************************************************** 36. * 函 数 名: bsp_RCC_TIM_Disable 37. * 功能说明: 关闭TIM RCC 时钟 38. * 形 参: TIMx TIM1 - TIM17 39. * 返 回 值: TIM外设时钟名 40. ****************************************************************************************************** 41. */ 42. void bsp_RCC_TIM_Disable(TIM_TypeDef* TIMx) 43. { 44. /* 45. APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14 46. APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17 47. */ 48. if (TIMx == TIM1) __HAL_RCC_TIM3_CLK_DISABLE(); 49. else if (TIMx == TIM2) __HAL_RCC_TIM2_CLK_DISABLE(); 50. else if (TIMx == TIM3) __HAL_RCC_TIM3_CLK_DISABLE(); 51. else if (TIMx == TIM4) __HAL_RCC_TIM4_CLK_DISABLE(); 52. else if (TIMx == TIM5) __HAL_RCC_TIM5_CLK_DISABLE(); 53. else if (TIMx == TIM6) __HAL_RCC_TIM6_CLK_DISABLE(); 54. else if (TIMx == TIM7) __HAL_RCC_TIM7_CLK_DISABLE(); 55. else if (TIMx == TIM8) __HAL_RCC_TIM8_CLK_DISABLE(); 56. // else if (TIMx == TIM9) __HAL_RCC_TIM9_CLK_DISABLE(); 57. // else if (TIMx == TIM10) __HAL_RCC_TIM10_CLK_DISABLE(); 58. // else if (TIMx == TIM11) __HAL_RCC_TIM11_CLK_DISABLE(); 59. else if (TIMx == TIM12) __HAL_RCC_TIM12_CLK_DISABLE(); 60. else if (TIMx == TIM13) __HAL_RCC_TIM13_CLK_DISABLE(); 61. else if (TIMx == TIM14) __HAL_RCC_TIM14_CLK_DISABLE(); 62. else if (TIMx == TIM15) __HAL_RCC_TIM15_CLK_DISABLE(); 63. else if (TIMx == TIM16) __HAL_RCC_TIM16_CLK_DISABLE(); 64. else if (TIMx == TIM17) __HAL_RCC_TIM17_CLK_DISABLE(); 65. else 66. { 67. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 68. } 69. }
配置定时器的PWM功能时，要是设置引脚的复用模式，下面函数就是起到这个作用。
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_GetAFofTIM 4. * 功能说明: 根据TIM 得到AF寄存器配置 5. * 形 参: TIMx TIM1 - TIM17 6. * 返 回 值: AF寄存器配置 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. uint8_t bsp_GetAFofTIM(TIM_TypeDef* TIMx) 10. { 11. uint8_t ret = 0; 12. 13. if (TIMx == TIM1) ret = GPIO_AF1_TIM1; 14. else if (TIMx == TIM2) ret = GPIO_AF1_TIM2; 15. else if (TIMx == TIM3) ret = GPIO_AF2_TIM3; 16. else if (TIMx == TIM4) ret = GPIO_AF2_TIM4; 17. else if (TIMx == TIM5) ret = GPIO_AF2_TIM5; 18. else if (TIMx == TIM8) ret = GPIO_AF3_TIM8; 19. else if (TIMx == TIM12) ret = GPIO_AF2_TIM12; 20. else if (TIMx == TIM13) ret = GPIO_AF9_TIM13; 21. else if (TIMx == TIM14) ret = GPIO_AF9_TIM14; 22. else if (TIMx == TIM15) ret = GPIO_AF4_TIM15; 23. else if (TIMx == TIM16) ret = GPIO_AF1_TIM16; 24. else if (TIMx == TIM17) ret = GPIO_AF1_TIM17; 25. else 26. { 27. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 28. } 29. 30. return ret; 31. }
下面函数的作用是配置用于PWM输出的引脚：
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_ConfigTimGpio 4. * 功能说明: 配置GPIO和TIM时钟， GPIO连接到TIM输出通道 5. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK 6. * GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15 7. * TIMx : TIM1 - TIM17 8. * 返 回 值: 无 9. ****************************************************************************************************** 10. */ 11. void bsp_ConfigTimGpio(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX, TIM_TypeDef* TIMx) 12. { 13. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 14. 15. /* 使能GPIO时钟 */ 16. bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx); 17. 18. /* 使能TIM时钟 */ 19. bsp_RCC_TIM_Enable(TIMx); 20. 21. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; 22. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; 23. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; 24. GPIO_InitStruct.Alternate = bsp_GetAFofTIM(TIMx); 25. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX; 26. HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct); 27. }
当占空比是0%或者100%时，直接设置引脚的高低电平状态。
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: bsp_ConfigGpioOut 4. * 功能说明: 配置GPIO为推挽输出。主要用于PWM输出，占空比为0和100的情况。 5. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK 6. * GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15 7. * 返 回 值: 无 8. ****************************************************************************************************** 9. */ 10. void bsp_ConfigGpioOut(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX) 11. { 12. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 13. 14. bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx); /* 使能GPIO时钟 */ 15. 16. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; 17. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; 18. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; 19. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX; 20. HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct); 21. }
下面的函数是实现TIM1 – TIM17进行PWM输出的核心，也是专门供用户调用的。
22. /* 23. ****************************************************************************************************** 24. * 函 数 名: bsp_SetTIMOutPWM 25. * 功能说明: 设置引脚输出的PWM信号的频率和占空比. 当频率为0，并且占空为0时，关闭定时器，GPIO输出0； 26. * 当频率为0，占空比为100%时，GPIO输出1. 27. * 形 参: GPIOx : GPIOA - GPIOK 28. * GPIO_Pin : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15 29. * TIMx : TIM1 - TIM17 30. * _ucChannel：使用的定时器通道，范围1 - 4 31. * _ulFreq : PWM信号频率，单位Hz (实际测试，可以输出100MHz）. 0 表示禁止输出 32. * _ulDutyCycle : PWM信号占空比，单位: 万分之一。如5000，表示50.00%的占空比 33. * 返 回 值: 无 34. ****************************************************************************************************** 35. */ 36. void bsp_SetTIMOutPWM(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, TIM_TypeDef* TIMx, uint8_t _ucChannel, 37. uint32_t _ulFreq, uint32_t _ulDutyCycle) 38. { 39. TIM_HandleTypeDef TimHandle = {0}; 40. TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0}; 41. uint16_t usPeriod; 42. uint16_t usPrescaler; 43. uint32_t pulse; 44. uint32_t uiTIMxCLK; 45. const uint16_t TimChannel[6+1] = {0, TIM_CHANNEL_1, TIM_CHANNEL_2, TIM_CHANNEL_3, TIM_CHANNEL_4, 46. TIM_CHANNEL_5, TIM_CHANNEL_6}; 47. 48. if (_ucChannel > 6) 49. { 50. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 51. } 52. 53. if (_ulDutyCycle == 0) 54. { 55. //bsp_RCC_TIM_Disable(TIMx); /* 关闭TIM时钟, 可能影响其他通道 */ 56. bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin); /* 配置GPIO为推挽输出 */ 57. GPIOx->BSRRH = GPIO_Pin; /* PWM = 0 */ 58. return; 59. } 60. else if (_ulDutyCycle == 10000) 61. { 62. //bsp_RCC_TIM_Disable(TIMx); /* 关闭TIM时钟, 可能影响其他通道 */ 63. bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin); /* 配置GPIO为推挽输出 */ 64. GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin; /* PWM = 1*/ 65. return; 66. } 67. 68. /* 下面是PWM输出 */ 69. 70. bsp_ConfigTimGpio(GPIOx, GPIO_Pin, TIMx); /* 使能GPIO和TIM时钟，并连接TIM通道到GPIO */ 71. 72. /*----------------------------------------------------------------------- 73. bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: 74. 75. System Clock source = PLL (HSE) 76. SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock) 77. HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock) 78. AHB Prescaler = 2 79. D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz) 80. D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz) 81. D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz) 82. D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz) 83. 84. 因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz; 85. 因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz; 86. APB4上面的TIMxCLK没有分频，所以就是100MHz; 87. 88. APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1 89. APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17 90. 91. APB4 定时器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5 92. 93. ----------------------------------------------------------------------- */ 94. if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM15) || (TIMx == TIM16) || (TIMx == TIM17)) 95. { 96. /* APB2 定时器时钟 = 200M */ 97. uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2; 98. } 99. else 100. { 101. /* APB1 定时器 = 200M */ 102. uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2; 103. } 104. 105. if (_ulFreq < 100) 106. { 107. usPrescaler = 10000 - 1; /* 分频比 = 10000 */ 108. usPeriod = (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */ 109. } 110. else if (_ulFreq < 3000) 111. { 112. usPrescaler = 100 - 1; /* 分频比 = 100 */ 113. usPeriod = (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */ 114. } 115. else /* 大于4K的频率，无需分频 */ 116. { 117. usPrescaler = 0; /* 分频比 = 1 */ 118. usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1; /* 自动重装的值 */ 119. } 120. pulse = (_ulDutyCycle * usPeriod) / 10000; 121. 122. 123. HAL_TIM_PWM_DeInit(&TimHandle); 124. 125. /* PWM频率 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）*/ 126. TimHandle.Instance = TIMx; 127. TimHandle.Init.Prescaler = usPrescaler; 128. TimHandle.Init.Period = usPeriod; 129. TimHandle.Init.ClockDivision = 0; 130. TimHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; 131. TimHandle.Init.RepetitionCounter = 0; 132. TimHandle.Init.AutoReloadPreload = 0; 133. if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK) 134. { 135. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 136. } 137. 138. /* 配置定时器PWM输出通道 */ 139. sConfig.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; 140. sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; 141. sConfig.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; 142. sConfig.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH; 143. sConfig.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET; 144. sConfig.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET; 145. 146. /* 占空比 */ 147. sConfig.Pulse = pulse; 148. if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK) 149. { 150. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 151. } 152. 153. /* 启动PWM输出 */ 154. if (HAL_TIM_PWM_Start(&TimHandle, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK) 155. { 156. Error_Handler(__FILE__, __LINE__); 157. } 158. }
程序中的注释已经比较详细，这里把几个关键的地方再阐释下：
- 第39 -40行，HAL库的这两个结构体变量要初始化为0，这个问题在第32章的的4.3和4.4小节有专门说明。
- 第94 – 120行，计算出要配置的分频和周期。这里要注意一点，因为除了TIM2和TIM5，其它定时器都是16位的，相关寄存器大部分也都是16位的，配置的时候不可以超出0 -65535。这里分频变量usPrescaler和周期变量usPeriod统一按照16位计算，所以有了这几行代码做频率区分，防止超出范围。
- 第126 – 136行，通过函数HAL_TIM_PWM_Init配置了PWM频率。
- 第139 – 151行，配置定时器的PWM输出通道，关于结构体成员代表的含义和函数HAL_TIM_PWM_ConfigChannel的用法分别看第32章的3.3和4.4小节。
- 第154行，启动定时器PWM输出。
34.2.3 定时器PWM输出100MHz的效果
测试PWM输出100MHz方波的效果，因为我的示波器是200MHz带宽，1Gsps采样率的，用来采样100MHz方波的话，仅可以采集到基波（一次谐波，100MHz），而三次谐波（300MHz），五次谐波（500MHz），以此类推都是采集不到的，所以最终的采集应该就是一个标准的100MHz正弦波，实际测试效果完美，就是个100MHz的正弦波。
黄色的是波形，红色的是FFT幅值谱。
实现这个高频率，代码要特别配置，实现如下，注意红字部分：
/*##-1- 配置定时器外设 #######################################*/ htim1.Instance = TIM1; htim1.Init.Prescaler = 0; htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim1.Init.Period = 1; htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; htim1.Init.RepetitionCounter = 0; htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; /*##-2- 使能定时器 ##########################################*/ if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 配置模式 */ sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 1; sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET; sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET; /* 配置PWM 通道 */ if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 开启PWM输出 */ if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); }
34.3 定时器板级支持包（bsp_tim_pwm.c）
定时器驱动文件bsp_tim_pwm.c主要实现了如下两个API供用户调用：
- bsp_SetTIMOutPWM
- bsp_SetTIMforInt
这个两个函数都是TIM1-TIM17所有定时器都支持，函数bsp_SetTIMforInt用于定时器周期性中断，下个章节为大家讲解，本小节主要把函数bsp_SetTIMOutPWM做个说明。
34.3.1 函数bsp_SetTIMOutPWM
函数原型：
void bsp_SetTIMOutPWM(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, TIM_TypeDef* TIMx, uint8_t _ucChannel, uint32_t _ulFreq, uint32_t _ulDutyCycle)
函数描述：
此函数主要用配置定时器的PWM输出。
函数参数：
- 第1个参数GPIO分组，范围GPIOA – GPIOK。
- 第2个参数是具体的GPIO引脚，范围GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15。
- 第3个参数用于指定使用哪个定时器，参数可以是TIM1 – TIM17所有定时器（不含TIM9，TIM10和TIM11，因为STM32H7不支持这三个定时器）。
- 第4个参数是使用的定时器通道，范围1-4，分别表示通道1，通道2，通道3和通道4。
- 第5个参数是要实现的定时器中断频率，单位Hz，如果填0的话，表示关闭。
- 第6个参数是PWM信号占空比，单位: 万分之一。如5000，表示50.00%的占空比。
注意事项：
- PWM频率最好别超过50MHz，因为此函数的源码实现超过50MHz后，计算的已经不准确。10MHz以下基本都是没问题的。
使用举例：
比如配置PB3硬件输出1KHz方波，占空比50%
bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_3, TIM3, 4, 1000, 5000)
34.4 定时器驱动移植和使用
定时器的移植比较简单：
- 第1步：复制bsp_tim_pwm.c和bsp_tim_pwm.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和TIM驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第3步，应用方法看本章节配套例子即可。
34.5 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动阶段：
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
- 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED和串口。
- 第2步，输出两路PWM以及按键消息处理。
34.6 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-019_定时器PWM输出（驱动支持TIM1-TIM17）
实验目的：
- 学习定时器PWM输出。
实验内容：
- 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2，同时PB3和PB15输出1KHz方波，占空比50% 。
- TM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的。
实验操作：
- K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
- K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
- K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%
PWM输出引脚PB1和PB15的位置：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
- K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
- K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 1000, 5000); /* PB3硬件输出1KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 1000, 5000); /* PB15硬件输出1KHz方波，占空比50% */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔50ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 1000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 1000, 5000); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 10000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 10000, 5000); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 100000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 100000, 5000); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
34.7 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-019_定时器PWM输出（驱动支持TIM1-TIM17）
实验目的：
- 学习定时器PWM输出。
实验内容：
- 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2，同时PB3和PB15输出1KHz方波，占空比50% 。
- TM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的。
实验操作：
- K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
- K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
- K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%
PWM输出引脚PB1和PB15的位置：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
- K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
- K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 1000, 5000); /* PB3硬件输出1KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 1000, 5000); /* PB15硬件输出1KHz方波，占空比50% */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔50ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 1000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 1000, 5000); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 10000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 10000, 5000); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50% */ bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1, TIM3, 4, 100000, 5000); bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, 2, 100000, 5000); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
34.8 总结
本章节就为大家讲解这么多，相对比较容易掌握，望初学者熟练运用。
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