STM32如何實現(xiàn)可調(diào)頻率、 占空比的PWM波形，且可指定輸出脈沖個數(shù)？

讀者朋友“*imYan*”問：

pwm實現(xiàn)頻率可調(diào)和占空比可調(diào)后怎么來實現(xiàn)輸出10個脈沖呢？我這邊看有門控或者單脈沖加重復計數(shù)，黃老師平時用的什么方法？

我的回答：

使用兩個TIM定時器：一個輸出可調(diào)頻率、占空比的PWM，一個對輸出PWM脈沖計數(shù)（計時）。

1.門控方式能實現(xiàn)，但需要復雜的配置和計算，不推薦。

2.脈沖計數(shù)是比較實際，也是比較簡單的方式；

對輸出PWM脈沖計數(shù)（計時）方法有多種：

1.IO中斷計數(shù)，或同步定時中斷計數(shù)：用另外一個定時器，按照相同頻率中斷計數(shù)（類似IO中斷）；

2.由PWM頻率和脈沖個數(shù)，計算輸出全部所需的時間，使用定時中斷，關(guān)閉輸出PWM；

3.利用定時器外部脈沖觸發(fā)（外部時鐘模式2功能），計數(shù)個數(shù)為所需脈沖個數(shù)（10個脈沖），則關(guān)閉輸出PWM；

ⅠSTM32定時器

STM32的TIM定時器少則五六個，多則二十個。 可能許多初學者覺得：那么多定時器用的完嗎？ 那么多不是浪費嗎？

這么說吧，STM32的定時器功能非常強大，之所以有那么多定時器，原因在于使用定時器的地方有許多，本文要講的這個例子只是很基礎的一個例子。

當然，可能很多人想問：利用阻塞延時，控制IO高低變化輸出PWM這種方式就行啦，也很簡單。其實，這種方法的弊端很大。

1.輸出的PWM可能存在誤差；

2.對整個系統(tǒng)的實時性可能有影響；

所以不建議使用該方法。

Ⅱ幾種實現(xiàn)方法

使用兩個定時器配合輸出可調(diào)頻率、占空比的PWM波形，且可指定輸出脈沖個數(shù)的方法和原理其實不難。

輸出PWM的方法就是使用TIM定時器自帶有的PWM模式即可完成。主要難點在于還要控制指定輸出脈沖的個數(shù)。

對于如何控制輸出指定脈沖個數(shù)，下面大概說下三種方法：

1.脈沖中斷計數(shù)法

IO中斷，或者定時器同步（脈沖）中斷。

定時器同步（脈沖）中斷簡單的說，就是利用定時器同時產(chǎn)生一個相同頻率（或者說波形）的中斷信號，在中斷里面對其累計，累加個數(shù)為指定輸出波形個數(shù)則關(guān)閉PWM波形的輸出，同時關(guān)閉中斷計數(shù)。

比如：我輸出10個波形，10次中斷（每次+1）之后，關(guān)閉輸出。

它的原理，大致如下圖：

此方法建議在輸出高頻PWM時不要使用，頻繁中斷對系統(tǒng)實時性也是有一定影響。建議低于1KHz的PWM才使用此方法。

2.定時中斷法

基于上面第一種，不適合高頻PWM脈沖中斷。經(jīng)過思考，我們是否可以將多次中斷的時間累加，只響應一次中斷。

原理就是把定時的時間設定為單個脈沖的n倍（n個脈沖），只使用一次中斷。

它的原理，大致如下圖：

看圖片中的提示，建議這個地方使用一個32位的定時器，這個值可能很大。

3.脈沖觸發(fā)法

此方法可以避免上面兩種方法中不足的地方， 相對上面兩對實用性更強。電路上面，需要將PWM輸出的波形，連接到另一個定時器的ETR引腳。

它的原理沒什么特殊的，就是和我們常用的定時更新中斷類似，只是輸入信號改成PWM脈沖波形（默認為內(nèi)部時鐘CK_INT 如：36M）。

下面章節(jié)我就以該方法（第3種方法），PWM波形作為定時器的輸入時鐘的方式，用代碼給大家講述一下。

Ⅲ外部時鐘源模式2實現(xiàn)方法

上面說過，使用PWM作為另一個定時器的輸入時鐘，即可達到對PWM計數(shù)的功能。

請參看手冊中TIM定時器時鐘選擇章節(jié)。

1.輸出PWM配置

/************************************************函數(shù)名稱 ： PWM_TIM_Configuration功 能 ： PWM輸出定時器配置參 數(shù) ： 無返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ void PWM_TIM_Configuration(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; /* 時鐘配置 */ RCC_APB1PeriphClockCmd(PWM_TIM_CLK, ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(PWM_TIM_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PWM_TIM_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(PWM_TIM_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 映射配置 */ GPIO_PinAFConfig(PWM_TIM_GPIO_PORT, PWM_TIM_SOURCE, PWM_TIM_AF); /* 時基配置 */ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PWM_PRESCALER; //預分頻值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上計數(shù) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; //定時周期 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //分頻因子 TIM_TimeBaseInit(PWM_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure); /* PWM模式配置 */ TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //PWM1模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //使能輸出 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0xFFFF; //脈寬值 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性 PWM_TIM_OCxInit(PWM_TIMx, &TIM_OCInitStructure); TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE);}

初始化頻率和占空比填充的值是最大值，即TIM_Period = 0xFFFF；TIM_Pulse = 0xFFFF;實際沒有使能定時器（輸出的配置見下面函數(shù)接口）

2.選擇外部時鐘，定時中斷配置

/************************************************函數(shù)名稱 ： CNT_TIM_Configuration功 能 ： 計時定時器配置參 數(shù) ： 無返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ void CNT_TIM_Configuration(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 時鐘配置 */ RCC_APB1PeriphClockCmd(CNT_TIM_CLK, ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(CNT_TIM_GPIO_CLK, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CNT_TIM_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(CNT_TIM_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 映射配置 */ GPIO_PinAFConfig(CNT_TIM_GPIO_PORT, CNT_TIM_SOURCE, CNT_TIM_AF); /* NVIC配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CNT_TIM_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = CNT_TIM_Priority; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /* 使用外部時鐘源 */ TIM_ETRClockMode2Config(CNT_TIMx, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_Inverted, 0); /* 時基配置 */ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; //預分頻值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上計數(shù) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF; //定時周期 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //分頻因子 TIM_TimeBaseInit(CNT_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ClearFlag(CNT_TIMx, TIM_FLAG_Update); TIM_ITConfig(CNT_TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE); //使能"更新"中斷 TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE);}

和常規(guī)的不同點在于： 使用外部時鐘源

TIM_ETRClockMode2Config(CNT_TIMx, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_Inverted, 0);

注意檢測（捕獲）極性TIM_ExtTRGPolarity_Inverted，一般PWM都是高電平為脈沖波形，下降沿才算一個波形的計數(shù)。

3.輸出PWM函數(shù)接口

/************************************************函數(shù)名稱 ： PWM_Output功 能 ： 輸出PWM參 數(shù) ： Frequency --- 頻率 Dutycycle --- 占空比(12代表占空比為12%) NumPulse --- 脈沖個數(shù)返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ void PWM_Output(uint32_t Frequency, uint32_t Dutycycle, uint32_t NumPulse){ uint32_t pwm_period; uint32_t pwm_pulse; /* 輸出PWM */ pwm_period = PWM_CK_CNT/Frequency - 1; //計算出計數(shù)周期(決定輸出的頻率) pwm_pulse = (pwm_period + 1)*Dutycycle / 100; //計算出脈寬值(決定PWM占空比) TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE); //失能TIM TIM_SetCounter(PWM_TIMx, 0); //計數(shù)清零 TIM_SetAutoreload(PWM_TIMx, pwm_period); //更改頻率 PWM_TIM_SetComparex(PWM_TIMx, pwm_pulse); //更改占空比 TIM_Cmd(PWM_TIMx, ENABLE); //使能TIM /* 脈沖個數(shù)計時 */ TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE); TIM_SetCounter(CNT_TIMx, 0); TIM_SetAutoreload(CNT_TIMx, NumPulse-1); //設置中斷更新數(shù) TIM_ClearFlag(CNT_TIMx, TIM_FLAG_Update); TIM_Cmd(CNT_TIMx, ENABLE);}

void PWM_Output(uint32_t Frequency, uint32_t Dutycycle, uint32_t NumPulse)；

我們只需要調(diào)用該函數(shù)接口就可以實現(xiàn)指定個數(shù)PWM輸出了。中途不用軟件參數(shù)，輸出結(jié)束時自動響應定時中斷，關(guān)閉定時器。

中斷接口函數(shù)

/************************************************函數(shù)名稱 ： CNT_TIM_IRQHandler功 能 ： 計時中斷參 數(shù) ： 無返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ void CNT_TIM_IRQHandler(void){ if(TIM_GetITStatus(CNT_TIMx, TIM_IT_Update) != RESET) { TIM_ClearITPendingBit(CNT_TIMx, TIM_IT_Update); TIM_Cmd(PWM_TIMx, DISABLE); //關(guān)閉PWM輸出 TIM_Cmd(CNT_TIMx, DISABLE); //關(guān)閉計數(shù) }}

Ⅳ實際效果和代碼

為方便大家，提供了一個簡單裸機程序：

int main(void){ System_Initializes(); while(1) { LED_TOGGLE(); //LED變化 Delay(5); //延時(約240ms) PWM_Output(1000, 20, 10); //1KHz, 20%占空比, 10個脈沖 }}

main函數(shù)中實現(xiàn)效果：間隔240ms（軟件延時不精確）輸出10個PWM波形

波形具體情況：輸出1KHz, 20%占空比, 10個脈沖精確的PWM波形

下載地址（STM32F401為例工程，STM32其他芯片類似）：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/10GPPxCky8SZmU9S9pleqJg

密碼：4jf3