原理部分
背景
GPIO口是数字输出端口,只能输出1和0。但是通过PWM,可以使其控制LED呼吸灯亮灭的程度
1.通过CNT和CCR进行比较,可以输出一定频率和占空比的PWM波形

2.通用定时器有4个CCR,可同时输出4路PWM波形,但只有一个CNT


输出比较部分,通过比较CNT和CCR的值,CNT计数自增,CCR是我们给定的一个值,这样就可以输出一定占空比的输出波形
3.PWM波形

惯性系统就是断电之后不会立刻停止运行的器件,eg:LED
4.如何输出PWM波形
外部比较->输出oc1ref->极性选择->CCIP写0代表不翻转,写1代表翻转->输出使能->OC1->CPIO

本实验只用PWM模式1

5.
时钟源选择->时基单元->输出比较->CNT、CCR比较
我们可以设定CCR为固定值

6.

7.STM32外设
推挽输出示意图:
上管导通,输出高电压,下关导通,输出低电压。




H桥电路,两个推挽电路组成,这是电流从右边流向左边
代码部分
思路
- 开启PWM时钟,TIM外设,GPIO外设
- 时基单元配置
- 配置输出比较单元:CCR值,比较模式,极性选择,输出使能
- GPIO配置:复用推挽输出GPIO口
- 运行控制配置:计数器
实现
实验一
1.复制上一小节的定时器项目,改名为自己想取的名字,在hardware下新建PWM._LED.c和PWM._LED.h文件,并按照江科大老师所给的电路图进行连接

2.PWM._LED.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
   * 函    数:定时初始化
   * 参    数:无
   * 返 回 值:无
   * 注意事项:此函数配置为外部时钟,定时器相当于计数器
   */
 void PWM_Init(void)
 {
     /*开启时钟*/
     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);            //开启TIM2的时钟
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);            //开启GPIOA的时钟
     
     /*GPIO初始化P0口*/
     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    
     
     /*配置时钟源*/
     TIM_InternalClockConfig(TIM2);        //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
     
     /*时基单元初始化*/
     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;                //定义结构体变量
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;        //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;    //计数器模式,选择向上计数
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;                    //计数周期,即ARR的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;                //预分频器,即PSC的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器,高级定时器才会用到
     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);                //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元    
     
     /*输出比较初始化*/
     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;                            //定义结构体变量
     TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                            //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
     
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;                //输出比较模式,选择PWM模式1
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;        //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;    //输出使能
     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                                //初始的CCR值
     TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC1Init,配置TIM2的输出比较通道1
     
     /*TIM使能*/
     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);            //使能TIM2,定时器开始运行
                                                                 
     
 }
/**
   * 函    数:返回定时器CNT的值
   * 参    数:无
   * 返 回 值:定时器CNT的值,范围:0~65535
   */
 void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
 {
     TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);        //设置CCR1的值
 }
 3.PWM._LED.h
#ifndef _PWM._LED__H
 #define _PWM._LED__H
void PWM_Init(void);
 void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);
#endif
4.main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 #include "Delay.h"
 #include "PWM._LED.h"
uint16_t Num; //定义在定时器中断里自增的变量
int main(void)
 {
     /*模块初始化*/
     
     PWM_Init();
     while (1)
     {
         for(Num=0;Num<100;Num++)
         {
             PWM_SetCompare1(Num);
             Delay_ms(10);
         }
         for(Num=100;Num>0;Num--)
         {
             PWM_SetCompare1(Num);
             Delay_ms(10);
         }
     }
 }
 5.整体结构

6.试验结果
定时器输出PWM波形产生LED呼吸灯效果
实验二
1.按照江科大老师所给的电路图进行连接

2.修改PWM._LED.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
   * 函    数:PWM初始化
   * 参    数:无
   * 返 回 值:无
   */
 void PWM_Init(void)
 {
     /*开启时钟*/
     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);            //开启TIM2的时钟
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);            //开启GPIOA的时钟
     
     /*GPIO初始化*/
     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                            //将PA1引脚初始化为复用推挽输出    
                                                                     //受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式
     
     /*配置时钟源*/
     TIM_InternalClockConfig(TIM2);        //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
     
     /*时基单元初始化*/
     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;                //定义结构体变量
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1;                //计数周期,即ARR的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;                //预分频器,即PSC的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器,高级定时器才会用到
     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
     
     /*输出比较初始化*/ 
     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;                            //定义结构体变量
     TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
                                                                     //则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值
                                                                     //避免结构体初值不确定的问题
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //输出比较模式,选择PWM模式1
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                                //初始的CCR值
     TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC2Init,配置TIM2的输出比较通道2
     
     /*TIM使能*/
     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);            //使能TIM2,定时器开始运行
 }
/**
   * 函    数:PWM设置CCR
   * 参    数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100
   * 返 回 值:无
   * 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比
   *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
   */
 void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
 {
     TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);        //设置CCR2的值
 }
  
3.修改PWM._LED.h文件
#ifndef _PWM._LED___H
 #define _PWM._LED___H
 void PWM_Init(void);
 void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);
#endif
4.hardware中新建Servo.c文件对舵机进行操作
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 #include "PWM._LED.h"
 /**
   * 函    数:舵机初始化
   * 参    数:无
   * 返 回 值:无
   */
 void Servo_Init(void)
 {
     PWM_Init();                                    //初始化舵机的底层PWM
 }
/**
   * 函    数:舵机设置角度
   * 参    数:Angle 要设置的舵机角度,范围:0~180
   * 返 回 值:无
   */
 void Servo_SetAngle(float Angle)
 {
     PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);    //设置占空比
                                                 //将角度线性变换,对应到舵机要求的占空比范围上
 }
  
5.新建Servo.h文件
#ifndef _SERVO__H
 #define _SERVO__H
void Servo_Init(void);
 void Servo_SetAngle(float Angle);
#endif
6.修改main.c文件
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 #include "Delay.h"
 #include "OLED.h"
 #include "Servo.h"
 #include "Key.h"
uint8_t KeyNum;            //定义用于接收键码的变量
 float Angle;            //定义角度变量
int main(void)
 {
     /*模块初始化*/
     OLED_Init();        //OLED初始化
     Servo_Init();        //舵机初始化
     Key_Init();            //按键初始化
     
     /*显示静态字符串*/
     OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");    //1行1列显示字符串Angle:
     
     while (1)
     {
         KeyNum = Key_GetNum();            //获取按键键码
         if (KeyNum == 2)                //按键按下
         {
             Angle += 30;                //角度变量自增30
             if (Angle > 180)            //角度变量超过180后
             {
                 Angle = 0;                //角度变量归零
             }
         }
         Servo_SetAngle(Angle);            //设置舵机的角度为角度变量
         OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);    //OLED显示角度变量
     }
 }
 7.程序结构

8.实验结果
STM32之定时器输出WPM控制舵机
实验三
1.按照江科大老师所给的电路图进行连接,VIM必须在左下角

2.修改PWM_LED.c文件
#include "stm32f10x.h" // Device header
/**
   * 函    数:PWM初始化
   * 参    数:无
   * 返 回 值:无
   */
 void PWM_Init(void)
 {
     /*开启时钟*/
     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);            //开启TIM2的时钟
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);            //开启GPIOA的时钟
     
     /*GPIO初始化*/
     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                            //将PA2引脚初始化为复用推挽输出    
                                                                     //受外设控制的引脚,均需要配置为复用模式
     
     /*配置时钟源*/
     TIM_InternalClockConfig(TIM2);        //选择TIM2为内部时钟,若不调用此函数,TIM默认也为内部时钟
     
     /*时基单元初始化*/
     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;                //定义结构体变量
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频,选择不分频,此参数用于配置滤波器时钟,不影响时基单元功能
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式,选择向上计数
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;                 //计数周期,即ARR的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;               //预分频器,即PSC的值
     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器,高级定时器才会用到
     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit,配置TIM2的时基单元
     
     /*输出比较初始化*/ 
     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;                            //定义结构体变量
     TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //结构体初始化,若结构体没有完整赋值
                                                                     //则最好执行此函数,给结构体所有成员都赋一个默认值
                                                                     //避免结构体初值不确定的问题
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //输出比较模式,选择PWM模式1
     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //输出极性,选择为高,若选择极性为低,则输出高低电平取反
     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                                //初始的CCR值
     TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC3Init,配置TIM2的输出比较通道3
     
     /*TIM使能*/
     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);            //使能TIM2,定时器开始运行
 }
/**
   * 函    数:PWM设置CCR
   * 参    数:Compare 要写入的CCR的值,范围:0~100
   * 返 回 值:无
   * 注意事项:CCR和ARR共同决定占空比,此函数仅设置CCR的值,并不直接是占空比
   *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
   */
 void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
 {
     TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);        //设置CCR3的值
 }
  
3.修改PWM_LED.h文件
#ifndef _PWD_LWD__H
 #define _PWD_LWD__H
void PWM_Init(void);
 void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);
#endif
  
4.创建Motor.c文件
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 #include "PWM_LED.h"
/**
   * 函    数:直流电机初始化
   * 参    数:无
   * 返 回 值:无
   */
 void Motor_Init(void)
 {
     /*开启时钟*/
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);        //开启GPIOA的时钟
     
     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                        //将PA4和PA5引脚初始化为推挽输出    
     
     PWM_Init();                                                    //初始化直流电机的底层PWM
 }
/**
   * 函    数:直流电机设置速度
   * 参    数:Speed 要设置的速度,范围:-100~100
   * 返 回 值:无
   */
 void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
 {
     if (Speed >= 0)                            //如果设置正转的速度值
     {
         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);    //PA4置高电平
         GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);    //PA5置低电平,设置方向为正转
         PWM_SetCompare3(Speed);                //PWM设置为速度值
     }
     else                                    //否则,即设置反转的速度值
     {
         GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);    //PA4置低电平
         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);    //PA5置高电平,设置方向为反转
         PWM_SetCompare3(-Speed);            //PWM设置为负的速度值,因为此时速度值为负数,而PWM只能给正数
     }
 }
  
5.创建Motor.h文件
#ifndef __MOTOR_H
 #define __MOTOR_H
void Motor_Init(void);
 void Motor_SetSpeed(int8_t Speed);
#endif
  
6.修改main.c文件
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 #include "Delay.h"
 #include "OLED.h"
 #include "Motor.h"
 #include "Key.h"
 uint8_t KeyNum;        //定义用于接收按键键码的变量
 int8_t Speed;        //定义速度变量
int main(void)
 {
     /*模块初始化*/
     OLED_Init();        //OLED初始化
     Motor_Init();        //直流电机初始化
     Key_Init();            //按键初始化
     
     /*显示静态字符串*/
     OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");        //1行1列显示字符串Speed:
     
     while (1)
     {
         KeyNum = Key_GetNum();                //获取按键键码
         if (KeyNum == 2)                    //按键按下
         {
             Speed += 20;                    //速度变量自增20
             if (Speed > 100)                //速度变量超过100后
             {
                 Speed = -100;                //速度变量变为-100
                                             //此操作会让电机旋转方向突然改变,可能会因供电不足而导致单片机复位
                                             //若出现了此现象,则应避免使用这样的操作
             }
         }
         Motor_SetSpeed(Speed);                //设置直流电机的速度为速度变量
         OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);    //OLED显示速度变量
     }
 }
  
7.程序结构

8.实验结果
STM32之定时器输出WPM控制直流电机