第37章 TIM-输出SPWM波
第三十七章 TIM-输出SPWM波
1. 硬件设计
与全彩呼吸灯一样，只是使用的PWM表不同
2. 软件设计
- 硬件相关宏定义
// 电压幅值等级数
#define AMPLITUDE_CLASS 256
// 控制输出波形的频率
extern __IO uint16_t period_class;
// PWM表中的点数
extern uint16_t POINT_NUM;
// 定时器配置
#define BRE_TIMx TIM3
#define BRE_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd
#define BRE_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3
#define BRE_TIM_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO)
// 红灯的引脚需要重映射
#define BRE_GPIO_REMAP_FUN() GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
// 红灯
#define BRE_RED_TIM_LED_PORT GPIOB
#define BRE_RED_TIM_LED_PIN GPIO_Pin_5
#define BRE_RED_TIM_OCxInit TIM_OC2Init //通道初始化函数
#define BRE_RED_TIM_OCxPreloadConfig TIM_OC2PreloadConfig //通道重载配置函数
// 通道比较寄存器，以TIMx->CCRx方式可访问该寄存器，设置新的比较值，控制占空比
// 以宏封装后，使用这种形式：BRE_TIMx->BRE_RED_CCRx ，可访问该通道的比较寄存器
#define BRE_RED_CCRx CCR2
// 绿灯
#define BRE_GREEN_TIM_LED_PORT GPIOB
#define BRE_GREEN_TIM_LED_PIN GPIO_Pin_0
#define BRE_GREEN_TIM_OCxInit TIM_OC3Init //通道初始化函数
#define BRE_GREEN_TIM_OCxPreloadConfig TIM_OC3PreloadConfig //通道重载配置函数
#define BRE_GREEN_CCRx CCR3
// 蓝灯
#define BRE_BLUE_TIM_LED_PORT GPIOB
#define BRE_BLUE_TIM_LED_PIN GPIO_Pin_1
#define BRE_BLUE_TIM_OCxInit TIM_OC4Init // 通道初始化函数
#define BRE_BLUE_TIM_OCxPreloadConfig TIM_OC4PreloadConfig // 通道重载配置函数
#define BRE_BLUE_CCRx CCR4
// 中断相关
#define BRE_TIMx_IRQn TIM3_IRQn // 中断
#define BRE_TIMx_IRQHandler TIM3_IRQHandler
除了PWM表不同，其余均与TIM-全彩呼吸灯一样
// SPWM表,正弦曲线，此表使用工程目录下的python脚本sin_wave.py生成
const uint16_t indexWave[] = {
0, 9, 18, 27, 36, 45, 54, 63, 72, 81, 89, 98,
107, 116, 125, 133, 142, 151, 159, 168, 176,
184, 193, 201, 209, 218, 226, 234, 242, 249,
257, 265, 273, 280, 288, 295, 302, 310, 317,
324, 331, 337, 344, 351, 357, 364, 370, 376,
382, 388, 394, 399, 405, 410, 416, 421, 426,
431, 436, 440, 445, 449, 454, 458, 462, 465,
469, 473, 476, 479, 482, 485, 488, 491, 493,
496, 498, 500, 502, 503, 505, 506, 508, 509,
510, 510, 511, 512, 512, 512, 512, 512, 512,
511, 510, 510, 509, 508, 506, 505, 503, 502,
500, 498, 496, 493, 491, 488, 485, 482, 479,
476, 473, 469, 465, 462, 458, 454, 449, 445,
440, 436, 431, 426, 421, 416, 410, 405, 399,
394, 388, 382, 376, 370, 364, 357, 351, 344,
337, 331, 324, 317, 310, 302, 295, 288, 280,
273, 265, 257, 249, 242, 234, 226, 218, 209,
201, 193, 184, 176, 168, 159, 151, 142, 133,
125, 116, 107, 98, 89, 81, 72, 63, 54, 45, 36,
27, 18, 9, 0
};
- TIM配置
static void TIMx_Mode_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 设置TIMCLK 时钟
BRE_TIM_APBxClock_FUN(BRE_TIM_CLK, ENABLE);
/* 基本定时器配置 ,配合PWM表点数、中断服务函数中的PERIOD_CLASS、AMPLITUDE_CLASS循环次数设置*/
/* 设置使得整个呼吸过程为3秒左右即可达到很好的效果 */
//要求：
//TIM_Period：与PWM表中数值范围一致
//TIM_Prescaler：越小越好，可减轻闪烁现象
//PERIOD_CLASS：中断服务函数中控制单个点循环的次数，调整它可控制拟合曲线的周期
//AMPLITUDE_CLASS：中断服务函数中控制单个点循环的次数，调整它可控制幅值，
// 在本实验中它为LED通道的亮度值，分256个等级，对应RGB888格式各通道的颜色等级
//POINT_NUM：PWM表的元素，它是PWM拟合曲线的采样点数
/*************本实验中的配置***************/
/***********************************************
#python计算脚本 count.py
#PWM点数
POINT_NUM = 180
#幅值（颜色）等级
AMPLITUDE_CLASS = 256
#周期倍数
PERIOD_CLASS = 1
#定时器定时周期
TIMER_TIM_Period = 2**9
#定时器分频
TIMER_TIM_Prescaler = 10
#STM32系统时钟频率和周期
f_pclk = 72000000
t_pclk = 1/f_pclk
#定时器update事件周期
t_timer = t_pclk*TIMER_TIM_Prescaler*TIMER_TIM_Period
#每个PWM点的时间
T_Point = t_timer * RGB_CLASS
#整个呼吸周期
T_Up_Down_Cycle = T_Point * POINT_NUM*PERIOD_CLASS
print ("呼吸周期：",T_Up_Down_Cycle)
#运行结果：
呼吸周期：3.27679
************************************************************/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (512-1); // 当定时器从0计数到 TIM_Period+1 ，为一个定时周期
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (10-1); // 设置预分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ; // 设置时钟分频系数：不分频(这里用不到)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(BRE_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);
// PWM模式配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;// 使能输出
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 设置初始PWM脉冲宽度为0
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; // 当定时器计数值小于CCR_Val时为低电平
BRE_RED_TIM_OCxInit(BRE_TIMx, &TIM_OCInitStructure); // 通道初始化
BRE_RED_TIM_OCxPreloadConfig(BRE_TIMx, TIM_OCPreload_Enable);// 使能预装载
BRE_GREEN_TIM_OCxInit(BRE_TIMx, &TIM_OCInitStructure);
BRE_GREEN_TIM_OCxPreloadConfig(BRE_TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
BRE_BLUE_TIM_OCxInit(BRE_TIMx, &TIM_OCInitStructure);
BRE_BLUE_TIM_OCxPreloadConfig(BRE_TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_ARRPreloadConfig(BRE_TIMx, ENABLE); // 使能TIM重载寄存器ARR
TIM_Cmd(BRE_TIMx, ENABLE); // 使能定时器
TIM_ITConfig(BRE_TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE); // 使能update中断
NVIC_Config_PWM(); // 配置中断优先级
}
- 主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "./spwm/bsp_spwm.h"
//该变量在定时器中断服务函数中使用，用于控制各通道的输出
//修改该变量的值可直接改变呼吸灯的颜色
//变量格式：RGB888
__IO uint32_t rgb_color = 0xFF00FF;
#define SOFT_DELAY() Delay(0x1FFFFFF);
void Delay(__IO u32 nCount);
int main(void)
{
// 初始化呼吸灯
TIMx_Breathing_Init();
while(1)
{
//各种颜色的呼吸灯
// rgb_color = 0xFF00FF;
// SOFT_DELAY();
// rgb_color =0x8080ff;
// SOFT_DELAY();
//
// rgb_color =0xff8000;
// SOFT_DELAY();
//
// rgb_color =0xffc90e;
// SOFT_DELAY();
}
}
void Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
3. 小结
照例，我们简单回顾一下：
实验步骤：
- 硬件连接：
- 连接红、绿、蓝LED到PWM输出引脚。
- 生成SPWM信号：
- 为每个颜色生成对应的正弦波PWM信号。
- 循环更新占空比：
- 在主循环中，根据时间改变LED的占空比，混合不同颜色。
代码示例：
#include "stm32f10x.h"
#include <math.h>
#define PERIOD 1000
#define SINE_RESOLUTION 360
uint32_t sine_wave[SINE_RESOLUTION];
void Generate_Sine_Wave(void) {
for (int i = 0; i < SINE_RESOLUTION; i++) {
sine_wave[i] = (uint32_t)((sin(i * 3.14159 / 180) + 1) * (PERIOD / 2));
}
}
void TIM_Config(void) {
// 配置定时器代码，与之前示例类似
}
void SetPWM_Pulse(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t pulse) {
if (TIMx == TIM1) {
TIM1->CCR1 = pulse; // 红色
} else if (TIMx == TIM2) {
TIM2->CCR1 = pulse; // 绿色
} else if (TIMx == TIM3) {
TIM3->CCR1 = pulse; // 蓝色
}
}
int main(void) {
SystemInit();
Generate_Sine_Wave();
TIM_Config();
while (1) {
for (int i = 0; i < SINE_RESOLUTION; i++) {
SetPWM_Pulse(TIM1, sine_wave[i]); // 红色
SetPWM_Pulse(TIM2, sine_wave[(i + 120) % SINE_RESOLUTION]); // 绿色
SetPWM_Pulse(TIM3, sine_wave[(i + 240) % SINE_RESOLUTION]); // 蓝色
for (volatile uint32_t j = 0; j < 1000; j++);
}
}
}
代码说明：
- 硬件配置：确保每个LED连接到不同的PWM通道。
- 波形生成：通过不同的偏移量（如120度、240度）生成彩色混合效果。
- 循环控制：在主循环中依次更新三个LED的占空比，以形成彩灯效果。
2024.9.18 第一次修订，后期不再维护
