1 概述
????????項目中經(jīng)常使用到STM32來輸出PWM，每次配置過后過不了多久就會忘記，稍微需要對配置做出修改時都要翻很久的手冊，所以決定結(jié)合實例把PWM配置的詳細步驟記錄下來，這樣在下次配置時可以很快的撿起來。
????????本文檔的行文結(jié)構(gòu)如下，首先，說明實際需求，即要輸出什么樣的PWM信號；然后，根據(jù)需求把手冊中相關(guān)的部分摘抄下來并輔以個人的理解和總結(jié)；最后，詳細說明在軟件中怎么去配置并展示配置后的實驗效果。
2 需求
????????項目中用到4路PWM信號，硬件條件決定了其只能由定時器1和定時器3產(chǎn)生，每個定時器輸出兩路PWM信號，要求4個PWM信號相位同步，每個PWM信號如圖1所示。
圖1 PWM輸出波形要求
????????具體要求見表1。
? ? ? ? 表1 PWM要求
| 序號 | 名稱 | 要求 | 備注 |
| 1 |
周期 |
100us |
暫定 |
| 2 |
占空比 |
0~100%可調(diào) |
|
| 3 |
中斷觸發(fā)時刻 |
計數(shù)器下溢點 |
|
| 4 |
占空比更新時刻 |
計數(shù)器下溢點 |
3 STM高級定時器原理
圖 2高級定時器的原理框圖
????????圖中用紅色虛線框出來的部分是輸出PWM所需要的部分，包括時鐘源、計數(shù)器單元、比較寄存器及PWM輸出、TRGO輸出、外部觸發(fā)輸入，下面依次說明各部分原理。
3.1 時鐘源
計數(shù)器時鐘可由以下時鐘源提供：
- 內(nèi)部時鐘(CK_INT)
- 外部時鐘模式1：外部輸入引腳
- 外部時鐘模式2：外部觸發(fā)輸入ETR
- 外部觸發(fā)輸入(ITRx)
輸出PWM使用內(nèi)部時鐘(CK_INT)，只需要關(guān)心怎么配置為內(nèi)部時鐘以及內(nèi)部時鐘的頻率。
?3.2 計數(shù)器單元
????????時鐘源輸出的時鐘經(jīng)過預(yù)分頻器分頻后作為計數(shù)器的時鐘。計數(shù)器在時鐘下可以增計數(shù)、減計數(shù)、增/減計數(shù)。自動重載寄存器控制計數(shù)器的計數(shù)范圍，即定時器的周期。重復(fù)計數(shù)器控制更新事件UEV產(chǎn)生的頻率。
3.2.1 預(yù)分頻器
????????預(yù)分頻器用于對計數(shù)器時鐘進行分頻，分頻系數(shù)可配置為1~65536。分頻系數(shù)可以動態(tài)修改，不過其具有緩沖功能，修改后的分頻系數(shù)只能在下一次更新事件UEV后生效（見3.2.3節(jié)）。
3.2.2 計數(shù)器
1）計數(shù)器可以增計數(shù)、減計數(shù)、增\減計數(shù)。
- 增計數(shù)的范圍為0~自動重裝值（TIMx_ARR寄存器的值），計數(shù)值為自動重裝值時產(chǎn)生上溢事件，定時器周期=T_CK_CNT*(自動重裝值+1)；
- 減計數(shù)的范圍為自動重裝值（TIMx_ARR寄存器的值）~0，計數(shù)值為0時產(chǎn)生下溢事件，定時器周期=T_CK_CNT*(自動重裝值+1)；
- 增\減計數(shù)的范圍為0~自動重裝值（TIMx_ARR寄存器的值）~1，計數(shù)值為自動重裝值-1時生成上溢事件，計數(shù)值為1時生成下溢事件。計數(shù)器周期=T_CK_CNT*自動重裝值*2；
2）自動重裝值可以配置為預(yù)裝載或者不預(yù)裝載。不預(yù)裝載時，自動重裝值實時生效；預(yù)裝載時，自動重裝值在下一次更新事件UEV后生效（見3.2.3節(jié)）。
3）增/減計數(shù)有3種，分別為中心對稱模式1/2/3，區(qū)別在于輸出比較中斷標志觸發(fā)的位置不同，具體見手冊。
3.2.3 重復(fù)計數(shù)器及更新事件（UEV）的產(chǎn)生
1.重復(fù)計數(shù)器
????????重復(fù)計數(shù)器僅用來控制更新事件的產(chǎn)生。它是一個自動重裝的減計數(shù)器，在更新事件UEV時自動重裝，重裝值為RCR寄存器的值。每次上溢或下溢事件時重復(fù)計數(shù)器減1。
2.更新事件的產(chǎn)生
?????????更新事件（UEV）可以被屏蔽或者啟用（TIM_CR1的UDIS位）。被屏蔽的情況下不會產(chǎn)生任何更新事件；被啟用的情況下，有兩種情況可以產(chǎn)生更新事件，分別為外部觸發(fā)和計數(shù)器內(nèi)部觸發(fā)。
????????外部觸發(fā)不受重復(fù)計數(shù)器的影響，只要觸發(fā)則立即產(chǎn)生更新事件。外部觸發(fā)有兩種，分別為軟件向TIM_EGR的UG位寫1和外部觸發(fā)輸入（見3.5節(jié)）。
????????計數(shù)器內(nèi)部觸發(fā)受重復(fù)計數(shù)器的影響，只有重復(fù)計數(shù)器等于0時才可以產(chǎn)生更新事件。在重復(fù)計數(shù)器等于0時以下三種情況可以產(chǎn)生更新事件：
- 增計數(shù)時上溢事件時產(chǎn)生更新事件；
- 減計數(shù)時下溢事件時產(chǎn)生更新事件；
- 增\減計數(shù)時上溢和下溢均產(chǎn)生更新事件；
????????結(jié)合重復(fù)寄存器的原理可知，每N（RCR寄存器的值）+1次上溢或者N+1
次下溢事件產(chǎn)生1次更新事件?。
3.增\減計數(shù)模式下如何控制更新事件（UEV）在上溢還是下溢產(chǎn)生？
????????顯然，增\減計數(shù)模式時如果配置重復(fù)寄存器RCR為奇數(shù)，更新事件將只能在上溢或下溢產(chǎn)生，那么該如何控制其在上溢還是在下溢產(chǎn)生呢？手冊中寫到：在啟動計數(shù)器前寫入RCR，則UEV將在上溢時產(chǎn)生，在計數(shù)器啟動后寫入RCR，則UEV將在下溢時產(chǎn)生。
但經(jīng)過實測試上述說法并不完全準確。實測結(jié)果如下：
- 在啟動計數(shù)器前對RCR寫入1，UEV在上溢產(chǎn)生；
- 在啟動計數(shù)器前先對RCR寫入1，再軟件強制觸發(fā)一個UEV，然后啟動計數(shù)器，UEV將在下溢產(chǎn)生。（HAL庫中有此操作，所以在CubeMx直接配置重復(fù)計數(shù)器為1，UEV仍在下溢產(chǎn)生）；
- 啟動計數(shù)器后，在增計數(shù)過程中對RCR寫入1，UEV在上溢產(chǎn)生；
- 啟動計數(shù)器后，在減計數(shù)過程中對RCR寫入1，UEV在下溢產(chǎn)生。
????????可以這么理解，啟動計數(shù)器后首先觸發(fā)的是上溢事件，然后是下溢事件。因為重復(fù)計數(shù)器是一個在更新事件UEV時自動重裝載的計數(shù)器，在啟動計數(shù)器前寫入的1并沒有裝載到重復(fù)計數(shù)器，所以啟動計數(shù)器后更新事件UEV在上溢產(chǎn)生；如果在啟動計數(shù)器前軟件強制觸發(fā)一個UEV事件，則在啟動計數(shù)器時1已經(jīng)寫入重復(fù)計數(shù)器，所以更新事件UEV在下溢產(chǎn)生。
????????至于啟動計數(shù)器后寫入RCR的現(xiàn)象則更好解釋。因重復(fù)計數(shù)器只在UEV時更新，寫入RCR后不會立馬更新，所以增計數(shù)在上溢產(chǎn)生UEV事件然后更新重復(fù)計數(shù)器，減計數(shù)在下溢產(chǎn)生UEV事件然后更新重復(fù)計數(shù)器。
圖 3不同模式和配置下的更新事件（UEV）的觸發(fā)時刻
3.2.3 比較寄存器及PWM輸出
????????比較寄存器（TIM_CCRx）可以配置為預(yù)裝載和不預(yù)裝載。預(yù)裝載時，只有在下一次更新事件UEV時比較寄存器的值才會生效，不預(yù)裝載時，比較寄存器的值實時生效。配置為PWM模式時必須使能預(yù)裝載（使用HAL庫配置為PWM模式時默認已使能預(yù)裝載）。
????????比較寄存器可以配置為PWM模式和其他模式。這里僅介紹PWM模式，其他模式見手冊比較輸出模式章節(jié)。PWM模式分為PWM模式1和PWM模式2。
PWM模式1時：
- 計數(shù)器增計數(shù)時，計數(shù)器<TIM_CCRx則OCxREF輸出高電平，否則輸出低電平；
- 計數(shù)器減計數(shù)時，計數(shù)器≦TIM_CCRx則OCxREF輸出高電平，否則輸出低電平。
圖 4 PWM模式1、中心對齊模式的PWM波形
PWM模式2時：
- 計數(shù)器增計數(shù)時，計數(shù)器>TIM_CCRx則OCxREF輸出高電平，否則輸出低電平；
- 計數(shù)器減計數(shù)時，計數(shù)器≧TIM_CCRx則OCxREF輸出高電平，否則輸出低電平。
????????注意事項：不建議在運行中心對齊模式（增\減計數(shù)）時對計數(shù)器執(zhí)行寫操作，使用中心對稱模式最為保險的方法為：在啟動計數(shù)器前通過軟件生成更新（對TIM_EGR的UG位寫1）來初始化所有寄存器（HAL庫中有此操作），并且不要在計數(shù)器運行過程中對其執(zhí)行寫操作。
3.4 外部觸發(fā)輸出（TRGO）
????????TRGO輸出受TIM_CR2寄存器MMS位控制，具體如圖5。
?圖 5?TRGO輸出配置
????????MMS為010時，更新事件UEV作為TRGO輸出，可用于同步其他定時器。
3.5?外部觸發(fā)輸入
????????定時器配置為從模式可與外部觸發(fā)輸入同步，有三種同步模式，分別為復(fù)位模式、門控模式和觸發(fā)模式，這里僅介紹復(fù)位模式，其他模式見手冊。復(fù)位模式：觸發(fā)事件時，計數(shù)器和預(yù)分頻器將重新初始化，同時還會生成更新事件UEV，所有的預(yù)裝載寄存器將會更新。觸發(fā)輸入可選：
- ITR0：內(nèi)部觸發(fā)0
- ITR1：內(nèi)部觸發(fā)1
- ITR2：內(nèi)部觸發(fā)2
- ITR3：內(nèi)部觸發(fā)3
- T1F_ED：TI1的邊沿檢測器
- TI1FP1：濾波后的定時器輸入1
- TI1FP2：濾波后的定時器輸入2
- ETRF：外部觸發(fā)輸入
????????其中ITR0~ITR3是從定時器的內(nèi)部觸發(fā)輸入，是主定時器的TRGO輸出。當定時器3作為從定時器時，它對應(yīng)的內(nèi)部觸發(fā)輸入來源如下：
表 2?定時器3作為從定時器時的觸發(fā)輸入來源
| 從定時器 |
ITR0 |
ITR1 |
ITR2 |
ITR3 |
| TIM2 |
TIM1 |
TIM15 |
TIM3 |
TIM14 |
4 軟件配置
????????硬件條件決定了只能使用定時器1和定時器3各輸出兩路PWM信號。為實現(xiàn)同步，配置定時器3為從模式，使用定時器1的觸發(fā)輸出（TRGO）進行同步復(fù)位。
4.1 CubeMx中的配置
4.1.1 定時器1的配置
?圖 6?CubeMx中定時器1的配置1
?圖 7?CubeMx中定時器1的配置2
4.1.2 定時器3的配置?
圖 8?CubeMx中定時器2的配置
4.2 程序中的配置
?
?圖 9?程序中的配置1
?圖 10?程序中的配置2
5 實驗效果
????????實驗結(jié)果如圖10和圖11所示，定時器1和定時器3的PWM輸出同步，周期為10kHz，占空比為25%；定時器1的更新事件在下溢點觸發(fā)，每個增\減計數(shù)周期觸發(fā)1次。
圖 11?實驗效果1-PWM信號周期、占空比、同步關(guān)系
?圖 12?定時器1更新事件UEV觸發(fā)時刻文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-775501.html
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