STM32的PWM波动态调频和调占空比
STM32的PWM波动态调频和调占空比
以TIM3_CH1为例
（1）定时器工作原理
定时器的时基单元包含三个部分：①自动装载寄存器（TIMx_ARR），②预分频器寄存器 (TIMx_PSC)，③计数器寄存器(TIMx_CNT)。设置自动装载值，预分频器根据所设置的分频系数（1-65536）对定时器所选择的时钟源进行分频，分频后的频率驱动计数器。计算器开始计数，当计数器达到自动装载值时，重新开始计数！
以秒表举例：时钟源是秒针，经过60分频后的频率变成分针，分针一分钟一分钟的增加，当分针数达到60时，又从零开始计数。在这个例子中，秒针是时钟源，第一个60就是预分频器设置的值，第二个60就是自动装载寄存器设置的值。
（2）PWM波工作原理
PWM波就是一串周期性的高低电平信号，不过高低电平持续时间可调。当以定时器为驱动时，定时器的计数频率就是PWM波的频率，然后根据TIMx_CCRx设置的值和定时器计数器当前的数值TIMx_CNT比较大小，根据比较结果输出高低电平。比较结果和高低电平之间的关系就是我们设置的PWM对齐方式。
同样以上文的秒表举例，如果我们设置为边沿对齐的向上计数模式，当我们设置的值为30时，分针数每次加一都和30比较，比30小则输出高电平，反之低电平。
（3）PWM波调频和调占空比的实现方式
1、调节占空比：只要根据设置的TIMx_ARR寄存器的值和所需要的占空比设置TIMx_CCRx寄存器的值即可。例如：TIMx_ARR的值为100，需要占空比为50%，则设置TIMx_CCRx的值为50即可。
2、调频：
①更改预分频器的值，改变计数器的频率
如下图：摘自STM32F1xx的中文参考手册
如图：
当预分频系数为1时，一个定时器时钟周期就是一个时钟源周期，在F8-FC之间，一个定时器周期，计数器加一。
当预分频系数为4时，一个定时器时钟周期就是4个时钟源周期，在00-01之间，一个定时器周期，即4个时钟源周期，计数器加一。
②计数器频率一定时，改变TIMx_ARR的值。计数器频率一定，计数到100之后从零开始肯定比计数到1000从零开始更快。
如下图：摘自STM32F1xx的中文参考手册
如图：设置了TIMx_ARR寄存器之后要通过设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位使之生效
（4）PWM波调占空比和调频程序源码以及KEIL MDK5的仿真图
1、TIM3_CH1初始化程序
1 void TIM3_CH1_Init(u32 fcount) 2 { 3 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM3_CH1; 4 TIM_OCInitTypeDef TIM3_OC_PWM; 5 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); 6 7 TIM3_CH1.TIM_Period=fcount; //自动重载值 8 TIM3_CH1.TIM_Prescaler=71; //分频系数 9 TIM3_CH1.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; 10 TIM3_CH1.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 11 12 TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM3_CH1); 13 14 15 TIM3_OC_PWM.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; 16 TIM3_OC_PWM.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; 17 TIM3_OC_PWM.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low; 18 TIM3_OC_PWM.TIM_Pulse=(fcount/2);//占空比为50% 19 TIM_OC1Init(TIM3,&TIM3_OC_PWM); 20 21 TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable); 22 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE); 23 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); 24 25 }
2、调节占空比：
在STM32F103中有封装好的调节占空比的函数TIM_SetCompare1()；直接调用即可。
TIM_SetCompare1()的函数介绍如下图
程序如下：
1 int main() 2 { 3 SystemInit(); 4 led_init(); 5 systick_init(72); 6 TIM3_CH1_Init(100); 7 while(1) 8 { 9 u8 i; 10 for(i=10;i<=100;i+=10) 11 { 12 delay_us(5); 13 TIM_SetCompare1(TIM3,i); 14 } 15 } 16 }
仿真结果如下图：
随着时间增加，PWM波的占空比在增大。
3、调节频率：
①通过更改预分频器的值，改变计数器的频率的方式改变PWM波的频率
在STM32F103中有封装好的调节预分频器的函数 TIM_PrescalerConfig()；直接调用即可。
TIM_PrescalerConfig()的介绍以及参数形式如下图
程序如下：
1 int main() 2 { 3 SystemInit(); 4 led_init(); 5 systick_init(72); 6 TIM3_CH1_Init(100); 7 while(1) 8 { 9 10 u8 i,j; 11 u32 fre=100,psc; 12 for(i=1;i<=6;i++) 13 { 14 psc=720000/fre;//更改后的分频系数 15 j=5*i; 16 TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); 17 delay_ms(j); 18 TIM_PrescalerConfig(TIM3,psc-1,TIM_PSCReloadMode_Immediate); 19 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); 20 delay_ms(50); 21 fre=5*fre; 22 } 23 } 24 }
仿真结果如下图：
PWM波的频率明显增加了，如果放大了看，频率正好是按照设置的5倍增加的
②通过改变TIMx_ARR的值，调节PWM波的频率
程序如下：
1 int main() 2 { 3 SystemInit(); 4 led_init(); 5 systick_init(72); 6 TIM3_CH1_Init(100); 7 while(1) 8 { 9 delay_ms(500); 10 TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); 11 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,DISABLE); 12 delay_ms(5); 13 TIM3->ARR=0x2710;//计数到10000在归零重新计数 14 TIM3->CCR1=0x1388;//保持占空比为50% 15 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE); 16 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); 17 delay_ms(500); 18 } 19 }
仿真结果如下：
