基于N32G45的定時器PWM輸出

? PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行????數(shù)字編碼?????的方法。通過高????分辨率????計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體????模擬信號????的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有（ON），要么完全無（OFF）。電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（OFF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。

脈寬調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中 。

?PWM的一個優(yōu)點是從處理器到???被控系統(tǒng)???信號都是數(shù)字形式的，再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換?？蓪⒃肼曈绊懡档阶畹停梢愿?a target="_blank">電腦一樣）。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。

1.PWM模式

用戶可以使用 PWM 模式產(chǎn)生一個信號，其占空比由 TIMx_CCDATx 寄存器的值決定，其頻率由TIMx_AR 寄存器的值決定。 并且取決于 TIMx_CTRL1.CAMSEL 的值， TIM 可以在邊沿對齊模式或中央對齊模式下產(chǎn)生 PWM 信號。

用戶可以通過設(shè)置 TIMx_CCMODx. OCxMD=110 或設(shè)置 TIMx_CCMODx.OCxMD=111 來設(shè)置 PWM 模式 1 或 PWM 模式 2。 要使能預(yù)加載寄存器，用戶必須設(shè)置相應(yīng)的 TIMx_CCMODx.OCxPEN。 然后設(shè)置 TIMx_CTRL1.ARPEN 自動重裝載預(yù)加載寄存器。

用戶可以通過設(shè)置 TIMx_CCEN.CCxP 來設(shè)置 OCx 的極性。當(dāng) TIM 處于 PWM 模式時， TIMx_CNT 和 TIMx_CCDATx 的值總是相互比較。

只有當(dāng)更新事件發(fā)生時，預(yù)加載寄存器才會轉(zhuǎn)移到影子寄存器。 因此，用戶必須在計數(shù)器開始計數(shù)之前通過設(shè)置 TIMx_EVTGEN.UDGN 來復(fù)位所有寄存器。

1.1 PWM中央對齊模式

如果用戶設(shè)置 TIMx_CTRL1.CAMSEL 等于 01、 10 或 11， PWM 中央對齊模式將被激活。 比較標(biāo)志的設(shè)置取決于 TIMx_CTRL1.CAMSEL 的值。 設(shè)置比較標(biāo)志的情況有 3 種，僅當(dāng)計數(shù)器向上計數(shù)時，僅當(dāng)計數(shù)器向下計數(shù)時，或當(dāng)計數(shù)器向上計數(shù)和向下計數(shù)時。 用戶不應(yīng)通過軟件修改 TIMx_CTRL1.DIR，它是由硬件更新的。

中央對齊 PWM 波形示例如下，波形設(shè)置為： TIMx_AR=8， PWM 模式 1 ，當(dāng)計數(shù)器向下計數(shù)對應(yīng)TIMx_CTRL1.CAMSEL=01 時設(shè)置比較標(biāo)志。

使用中央對齊模式時用戶應(yīng)注意的事項如下：

計數(shù)器向上或向下計數(shù)取決于 TIMx_CTRL1.DIR 的值。 注意不要同時更改 DIR 和 CAMSEL 位

用戶在中央對齊模式下不要寫計數(shù)器，否則會導(dǎo)致意想不到的結(jié)果。 例如：

如果寫入計數(shù)器的值為 0 或者是 TIMx_AR 的值，則方向會被更新，但不會產(chǎn)生更新事件

如果寫入計數(shù)器的值大于自動重載的值，則方向不會更新

為了安全起見，建議用戶在啟動計數(shù)器之前設(shè)置 TIMx_EVTGEN.UDGN 以通過軟件生成更新，并且在計數(shù)器運行時不要寫入計數(shù)器。

1.2 PWM 邊沿對齊模式

邊沿對齊模式有兩種配置，向上計數(shù)和向下計數(shù)。

向上計數(shù)

用戶可以設(shè)置 TIMx_CTRL1.DIR=0 使計數(shù)器向上計數(shù)。

PWM 模式 1 的示例：

當(dāng) TIMx_CNT < TIMx_CCDATx 時， OCxREF 為高電平，否則為低電平。 如果 TIMx_CCDATx 中的比較值大于自動重載值，則 OCxREF 將保持為 1。相反，如果比較值為 0，則 OCxREF 將保持為 0。當(dāng) TIMx_AR=8 時， PWM 波形如下：

向下計數(shù)

用戶可以設(shè)置 TIMx_CTRL1.DIR=1 使計數(shù)器向下計數(shù)。

PWM 模式 1 的示例：

當(dāng) TIMx_CNT > TIMx_CCDATx 時， OCxREF 為低電平，否則為高電平。 如果 TIMx_CCDATx 中的比較值大于自動重載值，則 OCxREF 將保持為 1。

注：若第n 個PWM 周期CCDATx 影子寄存器>=AR 值，第n+1 個PWM 周期CCDATx 的影子寄存器值是0。在第n+1 個PWM周期的計數(shù)器為0 的時刻，雖然計數(shù)器 = CCDATx 影子寄存器的值 = 0， OCxREF =‘0’，但不會產(chǎn)生比較事件。

2.通過PWM輸出呼吸燈示例

1.根據(jù)N32G45帖子介紹可知LED硬件接口：https://bbs.elecfans.com/jishu_2320004_1_1.html

2.接下來我我們以D2、D3為例(D2、D3剛才處于TIM3的通道1和通道2上)，實現(xiàn)PWM輸出控制LED。

根據(jù)參考手冊第7章可以看到，我們想要實現(xiàn)該功能，就需要開始TIM3的部分重映射功能。

TIM3通道的部分重映射配置如下：

  RCC->APB2PCLKEN|=1<<0;//AFIO
  AFIO->RMP_CFG&=~(0x3<<10);
  AFIO->RMP_CFG|=2<<10;//開啟部分重映像
  AFIO->RMP_CFG&=~(0x7<<24);
  AFIO->RMP_CFG|=1<<24;//將PB4設(shè)置為普通IO

寄存器相關(guān)介紹可查看N32用戶手冊第7.4章節(jié)AFIO寄存器配置。

3.配置定時器基本功能和PWM模式。

在完成PWM模式輸出時，我們需要先完成定時器的基本功能配置(開定時器時鐘、設(shè)置預(yù)分頻系數(shù)，設(shè)置周期時間)。

定時器相關(guān)寄存器可參考N32用戶手冊12.4章節(jié)。下面列舉幾個常用寄存器。

控制寄存器1(TIM_CTRL1)

本寄存器主要實現(xiàn)定時器的基本功能配置：設(shè)置計數(shù)模式、開始定時器等。

預(yù)分頻器（TIM_PSC）

本寄存器設(shè)置定時器的工作頻率，例如要實現(xiàn)計數(shù)器+1的時長為1us，則時鐘的PSC=72-1；

注意：定時器的時鐘線工作頻率為72MHZ，即CK_PSC=72MHZ

重裝載寄存器（TIM_AR）

重裝載寄存器為實現(xiàn)定時器計數(shù)周期。

捕獲比較寄存器（TIM_CCDAT1）

當(dāng)為輸出模式時，CCDAT寄存器用于設(shè)置占空比；當(dāng)為輸入模式時，CCDAT用于保存捕獲到的電平時間；

捕獲/比較寄存器（TIM_CCMOD）

捕獲比較寄存器用于設(shè)置輸入捕獲模式和輸出比較模式的通道參數(shù)信息。

捕獲/比較使能寄存器（TIM_CCEN）

捕獲比較使能寄存器用于啟動通道、設(shè)置有效電平極性。

2.1 定時配置示例

完成定時器基本功能配置，設(shè)置周期時間，設(shè)置分頻系數(shù)，配置通道參數(shù)，輸出PWM。

/***********************************
**
**函數(shù)功能：定時器器PWM輸出
**TIM3通道引腳： 
**           沒有重映射   部分重映射     完全重映射
**  TIM3_CH1    PA6           PB4             PC6
**  TIM3_CH2    PA7           PB5             PC7
**形參：
**    chx --要開啟的通道(1 --通道1,2--通道2, 3 --表示開啟通道1和通道2)
**    psc --預(yù)分頻系數(shù)
**    ar  --重裝載值(即周期時間)
**    ccr --占空比
**  注意：本示例采用部分重映射功能  
**作者：IT_阿水
************************************/
void TIM3_PWM_Out(u8 chx,u16 psc,u16 ar,u16 ccr)
{
  /*1.開時鐘*/
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<3;//PB
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<0;//AFIO
  AFIO->RMP_CFG&=~(0x3<<10);
  AFIO->RMP_CFG|=2<<10;//開啟部分重映像
  AFIO->RMP_CFG&=~(0x7<<24);
  AFIO->RMP_CFG|=1<<24;//將PB4設(shè)置為普通IO
  /*2.配置GPIO*/
  GPIOB->PL_CFG&=0xFF00FFFF;
  GPIOB->PL_CFG|=0x00BB0000;//通用復(fù)用推挽輸出模式
  /*3.定時器配置*/
  RCC->APB1PCLKEN|=1<<1;//TIM3
  RCC->APB1PRST|=1<<1;//開啟復(fù)位時鐘
  RCC->APB1PRST&=~(1<<1);//取消復(fù)位
  TIM3->CTRL1|=1<<7;
  TIM3->PSC=psc-1;//預(yù)分頻
  TIM3->AR=ar;//重裝載值
  
  /*輸出PWM配置*/
  if(chx&0x1)
  {
    TIM3->CCMOD1&=~(0x3<<0);//輸出
    TIM3->CCMOD1|=1<<2;//快速使能
    TIM3->CCMOD1|=1<<3;//預(yù)加載
    TIM3->CCMOD1|=0x6<<4;//PWM0
    TIM3->CCDAT1=ccr;//占空比，有效電平時間
    TIM3->CCEN|=1<<0;//開啟CH1
  }
  if(chx&1<<1)//CH2
  {
    TIM3->CCMOD1&=~(0x3<<8);//輸出
    TIM3->CCMOD1|=1<<10;//快速使能
    TIM3->CCMOD1|=1<<11;//預(yù)加載
    TIM3->CCMOD1|=0x6<<12;//PWM0  
    TIM3->CCDAT2=ccr;//占空比，有效電平時間
    TIM3->CCEN|=1<<4;//開啟CH2
  }
  TIM3->CTRL1|=1<<0;//開啟定時器
}

2.2 呼吸燈效果實現(xiàn)

通過調(diào)節(jié)PWM輸出的占空比，實現(xiàn)LED呼吸燈效果。

#include "n32g45x.h"
#include 
#include 
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "timer.h"
int main()
{
  u8 key_val;
  int time=0;
  u8 flag=0;
  LED_Init();
  KEY_Init();
  USART_Init(115200);
  TIM3_PWM_Out(3,72,400,0);
  printf("串口初始化完成rn");
  while(1)
  {
    key_val=Key_Scan();  
    if(key_val)
    {
      printf("串口+DMA數(shù)據(jù)發(fā)送測試示例!rn");
    }
    if(usart1_flag)
		{
			usart1_rx_buff[usart1_cnt]='?';
			printf("%s,%drn",usart1_rx_buff,usart1_cnt);
      if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED1_ON")==0)LED_D1=1;
      else if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED1_OFF")==0)LED_D1=0;
      else if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED2_ON")==0)LED_D2=1;
      else if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED2_OFF")==0)LED_D2=0;
      else if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED3_ON")==0)LED_D3=1;
      else if(strcmp((char *)usart1_rx_buff,"LED3_OFF")==0)LED_D3=0;
			usart1_flag=0;
		}  
    if(time>=400)flag=1;
    else if(time<=0)flag=0;
    if(flag)time--;
    else time++;
    TIM3->CCDAT1=time;
    TIM3->CCDAT2=time;
    Delay_Ms(10);
  }    
}

審核編輯：湯梓紅