文章目录
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- 输出比较单元
- 特点
- 高级定时器：均有4个通道
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- PWM简介
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- PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制
- 输出比较通道
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- PWM基本结构
- 基本定时器
- 参数计算
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- 捕获/比较通道的输出部分
- 详细介绍如下：
- 舵机介绍
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- 硬件电路
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- 直流电机介绍：
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- 直流电机驱动代码
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- 输出比较（库函数）
输出比较单元
- 名词解释
IC input capture 输入捕获
OC outpucompare 输出比较
CC capture compare 输入捕获和输出比较的单元
OC（Output Compare）输出比较 ：用来输出PWM波形
特点
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输出比较可以通过比较CNT（计数器）与CCR（捕获/比较）寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形。
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每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
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高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能（用于驱动三相无刷电机）
通用定时器：均有4个通道
高级定时器：均有4个通道
PWM简介
PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制
- 必须是在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域
PWM参数：
频率 = 1 / TS
占空比 = TON / TS
分辨率 = 占空比变化步距
(PWM的频率在几千到几十KHZ就已经很快了)（分辨率 表示占空比的精细程度）
- TON：高电平的时间
- TS：一个周期的时间
(频率 = 1 / TS 可以看出周期越大，那么频率就越小，就越平稳。
占空比 = TON / TS)
TON/TS：高电平相对整个周期的比例
如果TON = 20% 那么低电平就是80%，占空比越大，等效的模拟电压就越接近于高电平。
（PWM调光，通过高频点亮熄灭，点亮熄灭来实现对灯光强弱的控制，只要闪的够快就发现不了是正常的还是没有的）
原因：LED熄灭时，由于人眼的余辉和视觉暂留现象，LED不会立刻熄灭，过一小段才会熄灭，电机也是因为惯性过一会才会停下来
输出比较通道
极性选择：就是选择要不要把高低电平反转一下
PWM基本结构
占空比和CCR值有关
基本定时器
参数计算
- PWM输出的通道口时CH1
- 根据引脚定义表，得出GPIO口时PA0
- 输出模式选用复用推挽输出，原因是采用定时器来进行输出控制
- CCR的值
根据PWM频率
Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) :
72MHZ/(PSC+1)/(ARR+1) = 1000
PSC+1 =72000000/1000000=720HZ
PWM占空比：
Duty = CCR / (ARR + 1) CCR/(ARR+1) = 50% --》 CCR = 50
PWM分辨率：
Reso = 1 / (ARR + 1) 1/（ARR+1) = 1% --》ARR+1 = 100
分辨率是自己给的
捕获/比较通道的输出部分
对于普通的推挽输出：引脚的控制权来自于输出数据寄存器，来进行输出控制
而想要定时器来控制引脚就需要使用复用开漏推挽输出。（定时器属于片上外设）
- 重复次数计数器：
实现每隔几个周期再更新一次。之前是，每个周期都更新，对更新信号再分频 - DTG：死区生成电路，防止电流直通
- RK刹车输入功能：给电机驱动提供安全保证。如内部时钟失效，控制电路会自动切断电路
- AFIO：端口重映射
如果要重定义某个端口：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//给AFIO使能 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE); //重映射 把CH1的PA0换到PA15 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable ,ENABLE);//关闭PA15的调试端口的功能
详细介绍如下：
- RCC 把GPIO，TIM外设的时钟打开
- 配置时基单元
- 配置输出比较单元，时钟源选择
- 配置输出比较单元，CCR的值，输出比较模式，极性选择，输出使能
- 配置GPIO ，配置为复用推免
- 运行控制，启动计数器
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//给TIM2使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//给GPIO使能
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //由于定时器属于片上外设，所以采用复用推挽输出，
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //根据引脚表的出CH_1所在引脚时PA0
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择内部时钟 给时基单元提供时钟
//时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //每一个时钟后面都会加一个滤波器，
//作用就是为是信号更加稳定，使用的采样的方式，
//在输入的脉冲中采样，按照n/f，因此采样系数越大，延迟越大
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数方式，递增
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1; //ARR =100
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1; // psc = 720
//预分频器，72MHZ进行7200分频 ，
//72000/7200 = 10KHZ 1ms = 1KHZ
//10KHZ下记10000个数 10000/10000HZ = 1S
// f = 1/t
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器（高级定时器才有）
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//配置比较输出模块
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//给结构体赋初始值
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式
//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ; //带N的都是高级定时器才用的
//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出比较极性
//TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //使能输出状态
TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CCR的值
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
//运行控制，所有的模块配置完毕，启动时基单元
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
//如果要使用高级定时器，就需要把TIM2改为TIM1，那么结构原来用不到的成员。就需要用到，这些成员又没有赋值，
//这个时候就会出现奇怪的问题，如果把初始化函数放在的程序第一行没有问题，初始化函数前面出现了其他的代码，那么4路PWM就会有3路不能输出。这竟然和初始化函数在那一行有关。
//原因是，没有给结构体配置完整，也没有给结构体赋初始值。所以要用到structInit()函数，给结构体赋初始值。
舵机介绍
舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
输入PWM（可当作一种输出协议）信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
- PWM输入到控制板，给控制板一个指定的目标角度，然后这个电位器检测当前的输出角度，如果大于目标角度，电机就会反转
硬件电路
void Servo_Init(void)
{
PWM_Init();
}
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
//0 500
//180 2500 度数
PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);
}
PWM驱动舵机
直流电机介绍：
直流电机驱动代码
1.RCC使能GPIO
2.选择时钟，给定时器单元使能
3.配置时基单元（也就是计数模块）
4.配置输出比较模块
5.启动时基单元
6.逻辑函数
选用的是通用定时器TIM2，
由于直流电机上的PWMA连接的是PA2口，根据引脚定义表。PA2对应的时钟通道是TIM2_CH3.
所以在选择输出比较通道时，选择初始化3通道。TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
void Motor_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出模式，高低电平均可以亮
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; //方向控制角
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
PWM_Init();
}
void Motor_SetSpeed(uint8_t speed)
{
if(speed >= 0)
{
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //给端口4给高 5给低 正转
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
PWM_SetCompare3(speed); //给PWM设置CCR的值 捕获比较值，根据不同CCR的值，得到PWM波也不同，输出的速度自然不同
}
else
{
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); //给端口4给低 5给高 反转
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
PWM_SetCompare3(-speed);
}
}
输出比较（库函数）
//配置输出比较单元 void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct); //配置强制输出模式 //如果暂停输出波形并且强制输出高/低电平，强制设置高电平，和设置100%占空比是一样的 void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction); void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction); void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction); void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
//用来单独设置输出比较的极性，带N的就是高级定时器，互补通道的配置，OC4没有互补通道，所以没有OC4N的函数。 void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); //用来单独修改输出使能函数 void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx); void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN); //单独修改选择输出比较模式 void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode); //用来单独修改CCR寄存器值的函数 ，更改占空比 （掌握） void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1); void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2); void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3); void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);
//这个函数仅再高级定时器使用！！！！！！，在使用高级定时器输出PWM时，需要调用这个函数使能主输出，否则PWM将不再正常输出 void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);