STM32定時器做PWM輸出時的電平話題

經(jīng)常有人問起STM32定時器做PWM輸出時的電平話題，這里就聊聊該話題。

對于STM32常規(guī)定時器，其比較輸出模式除了強制輸出模式以外，還有匹配切換模式、PWM輸出模式，不論是匹配切換模式還是PWM輸出模式，最終的輸出電平由計數(shù)器的值與比較寄存器的值之比較結(jié)果，并結(jié)合極性選擇位來決定。

當(dāng)極性選擇位為0時，OCx端的輸出跟比較輸出控制器的輸出信號OCxREF保持同相，當(dāng)極性選擇位為1時，OCx端的輸出跟比較輸出控制器的輸出信號OCxREF保持反相關(guān)系。

下圖是一常規(guī)定時器的通道4的輸出結(jié)構(gòu)框圖.

我們在使用TIMER的pwm過程中，當(dāng)通過關(guān)閉計數(shù)器停止PWM輸出時，由于停止時間點的隨機性導(dǎo)致計數(shù)器的值不定，進而引起CNT的值與CCR的值出現(xiàn)不定的比較結(jié)果，最終體現(xiàn)在OC輸出端呈現(xiàn)不確定的電平。有些時候，我們停止或暫停PWM輸出時往往希望OC輸出端呈現(xiàn)我們所期望的電平。

這個怎么辦呢？方法一般可以有下面幾種。

第一種，將相關(guān)PWM輸出的GPIO口的復(fù)用功能取消，對其進行GPIO的高低控制。這種方法簡單可行，有點粗暴。但不影響定時器的現(xiàn)有輸出配置。要恢復(fù)功能的話，需重新對GPIO做復(fù)用配置。

第二種，采用定時器輸出模式中的強制輸出，將相應(yīng)的OC端輸出指定的高低電平。

這種方法，同樣簡單有效。不影響GPIO配置，但影響了定時器的現(xiàn)有輸出配置。要恢復(fù)PWM功能時需重新對定時器的輸出功能做配置。

第三種，通過修改CCR為特別的值，將CCR的值與CNT的比較結(jié)果固定下來，從而得到所期望的輸出電平。

第一種、第二種方式，可行但稍顯繁瑣了點。除非不需要PWM輸出了，不然還得重新配置回去。這里重點介紹第三種，簡單地修改CCR寄存器地值而鎖定OC腳的輸出電平，要繼續(xù)輸出PWM的話，只需修改CCR值即可，無須其它配置。

下圖是定時器某通道的PWM輸出波形示意圖。采用PWM1輸出模式，計數(shù)器采用向上計數(shù)模式。極性選擇為高有效，即極性控制位CCxP=0。此時OCx輸出將與中間參考信號OCxREF同相輸出。其中ARR=8。

從上圖中我們看到，當(dāng)CCR的值取0或比ARR值還大時，OCxREF將保持固定電平輸出，相應(yīng)地OCx端也會結(jié)合極性選擇位輸出固定電平?；谶@個特性，我們可以隨時修改某通道的CCR值來取消其PWM輸出。【嚴格上講，不能說取消了它的PWM輸出，只是輸出了一個固定電平，占空比為100%或0】

上面是針對非互補通道停止PWM輸出的確定電平的實施方案。有人會問那對于互補通道的PWM輸出的中途停止，電平如何確定呢？這個問題其實有點怪，但偏偏常有人問起。

通常情況下，對于互補輸出通道不同狀態(tài)下的輸出特性，在STM32參考手冊中高級定時器的寄存器描述中有個表格都羅列出來了。下圖是STM32F4參考手冊中TIM1的互補通道輸出特性表【只是完整表格中的一部分，主輸出使能的情況下】。

對于PWM互補輸出的停止，可能是停止1個通道，也可能停止一對互補通道，即2個通道。

如果只需停止1個通道的輸出，我們可以參考上述表格來配置。

若希望停止了PWM輸出的OCx端輸出低電平，我們可以選擇上圖中橙色欄的配置。

若希望停止了PWM輸出的OCx端輸出高電平，這時情況稍微復(fù)雜些。

此時我們可以考慮選擇淺藍色欄的配置。不過，此時的OCx輸出跟極性選擇位一致，如果極性選擇位為0，則輸出低電平；如果極性選擇位為1，則輸出高電平。也就是說，這種情況下，所選擇通道停止輸出時的電平跟極性選擇位有關(guān)。

如果覺得自己的應(yīng)用有這方面的需求，事先規(guī)劃PWM功能時就要考慮極性選擇位安排問題。當(dāng)然，由于極性選擇位影響到最終OCx輸出端，可能會遇到極性選擇位和PWM輸出波形在應(yīng)用上兼顧不過來的情形，這時可以考慮對所選擇通道的PWM復(fù)用功能取消，直接操作GPIO來控制OCx腳的輸出電平。

?若希望暫停一對互補通道的PWM輸出呢？這里有幾種情況：

1、暫停PWM輸出后，希望OCx/OCxN端輸出低電平，這點好辦。參照上圖中紅色欄配置即可。即令CCXE=CCXNE=0。

2、?暫停PWM輸出后，希望OCX/OCXN端輸出一高一低呢？

如果該互補通道的極性選擇位一樣，參照上面單個非互補通道的作法，修改CCR寄存器的值比ARR大或者等于0，一定可以實現(xiàn)輸出一高一低的電平。

如果如果該互補通道的極性選擇位不一樣，參照上面單個非互補通道的作法，修改CCR寄存器的值比ARR大或者等于0，這時OCX/OCXN端的電平一定一致的，要么同高要么同低。這時可以嘗試回頭重新規(guī)劃下互補通道的輸出與極性選擇，看看能否做調(diào)整而不影響應(yīng)用功能。不行的話，考慮將其中某個通道的PWM輸出復(fù)用功能取消，直接操作GPIO。

3、暫停PWM輸出后，希望OCX/OCXN端輸出同為高呢？這在上面第2點已經(jīng)提到了。如果互補通道的輸出極性選擇位不一樣，通過調(diào)整CCR寄存器的值一定可以實現(xiàn)雙通道同時輸出高電平。如果說互補通道的輸出極性選擇位是一致的，同樣可以嘗試重新規(guī)劃互補通道的輸出與極性選擇位的安排。不行的話，考慮取消其中某個通道的GPIO復(fù)用功能，直接操作寄存器來控制該輸出端的電平。

好，關(guān)于停止STM32定時器PWM輸出后電平的確定話題，就聊這么多。供君參考。最后提醒一點，關(guān)于修改CCR值后的生效時間點跟是否開啟了其預(yù)裝載功能有關(guān)。