STM32初学——TIM输出比较

 TIM输出比较——主要功能——输出PWM波形——》驱动电机的必要条件

一、如何实现LED呼吸灯——LED连续调控亮度？？？

PWM的功劳

二、PWM驱动舵机

三、PWM驱动直流电机

• OC ——output compare输出比较
• IC——input capture输入捕获
• CC——capture/compare——输入捕获和输出比较的单元

OC（Output Compare）输出比较

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

每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道

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——驱动三相无刷电机

CCR Capture/Compare Register——捕获/比较寄存器

输入捕获和输出比较共用

当使用IC时，是捕获寄存器；当使用OC时，比较寄存器——电路比较CCR与CNT的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的值

由上图可以读到：有四个输出比较的通道，可以同时输出四路PWM波形，这四个通道有各自的CCR寄存器，但是它们共用一个CNT计数器

 

基本定时器最为简单，无输出比较和输入捕获功能 

PWM波形——数字输出信号，由高低电平组成，连续变化电平信号

function：在数字系统等效实现一个模拟信号的输出

• 最开始提出的问题：数字输出端口控制的LED，按理来说，只有高低电平——完全亮灭两种状态，如何实现呼吸灯？？？ 
• 回答ANSWER：让LED不断亮灭，其点亮、熄灭的频率足够大时，LED不会闪烁（起码人眼识别不到——余晖、人眼的视觉暂留现象，LED不会立即熄灭，而是过一小会儿再熄灭），其呈现一个中等亮度，通过调控点亮、熄灭的时间比例，使LED呈现不同的亮度级别

电机调速也是类似的原理——让电机不断的通断电（以一个很快的频率），致使电机速度能维持在一个中等速度

• PWM秘诀——天下武功，唯快不破
• 应用场景——惯性系统
• 使高低电平跳变的数字信号可以  =等效=  模拟量

参数一  ——PWM频率

PWM频率越快，其等效的模拟信号越平稳，但同时性能开销也越大

一般而言PWM频率在几k—几十KHz

参数2  ——  占空比——决定PWM等效出来的模拟电压的大小

占空比越大，等效的模拟电压越趋近于高电平；占空比越小，趋向于低电平。

 参数3  ——  分辨率——占空比变化的精细程度

匹配时电平翻转——

• function——输出一个频率可调，占空比始终为50%的PWM波形——假设你设置CCR = 0，那CNT每次更新清0时，就会产生CNT = CCR的事件——》导致输出电平翻转一次，即每更新两次，输出为一个周期，输出波形频率 = 更新频率 / 2

编程PWM模块主体思想 ——打通上图所示的这些模块，实现PWM输出

1、RCC开启时钟，打开我们需要使用的TIM外设、GPIO外设的时钟

2、配置时基单元

3、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（结构体统一配置）

4、配置GPIO——把PWM对应的GPIO口，初始化为复用推挽输出

5、运行控制——启动CNT计数器

先来理解外部电路 ，再来理解内部电路

死区生成与互补输出

• 两个互补的输出端口，
• 按理说，我们假设上管导通，下管需立即关断，但由于——器件不理想，上管还没完全断，下管就已经导通了，出现短暂上下管同时导通——电源短路——lead to ——功率损耗、器件发热
• 为了避免以上问题——死区生成电路：作用机理：在上管关闭时，延迟一段时间，再导通下管 

     

推挽电路——四种模式

• 上管导通，下管断开——高电平输出
• 下管导通，上管断开——低电平输出
• 上管导通，下管导通——电源短路，不允许
• 上管断开，下管断开——高阻态输出

推挽电路的实际应用

• 两个推挽电路——H桥电路——实现控制直流电机正反转
• 3个推挽电路———实现——驱动三相无刷电机

实际控制——对于单片机STM32来控制的话需要两个控制极A/B，且A、B 两个控制极电平相反——互补

涉及知识点： 

6-3  LED呼吸灯

采用正极性接法，使实验现象更为直观——占空比越大，LED越亮；

介绍函数： （我仅仅记录了小部分）

配置输出比较 outout compare——用结构体初始化输出比较单元的（master）

四个初始化函数对应四个输出比较单元 / 通道，不同通道所对应的GPIO口也是不一样的

 给输出比较结构体赋默认值

 仅高级定时器使用，在使用高级定时器输出PWM时，需要调用此函数，使能主输出，否则PWM将不能正常输出

 运行时更改参数的函数

 配置CCR的预装功能——影子寄存器——写入的值不会立即生效，而是在更新事件才会生效

 单独更改输出极性

 

单独修改输出使能参数

 单独更改CCR寄存器值的函数 ——运行时，更改占空比（master）

默认复用功能——片上外设端口与GPIO的连接关系 

配置PA0/PA15

使用复用推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //使用复用推挽输出

普通开漏、推挽输出

引脚控制权来自于输出数据寄存器

复用推挽输出——定时器控制引脚，输出数据寄存器被断开，输出控制权转移给片上外设，对于此片上外设引脚连接的就是TIM2的CH1通道，只有将GPIO设置成复用推挽输出，才可以将引脚的输出控制权转移给片上外设，PWM的波形才能通过引脚输出

 程序的参数计算

	TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;//周期——ARR自动重装器的值
	TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;//PSC预分频器的值
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ;//设置CCR寄存器

 

让LED呈现呼吸灯的效果——不断更改CCR的值

引脚重映射 ——PA15——AFIO

引脚重映射配置 

把PA0——》PA15，可使用部分重映像、完全重映像 

解决调试端口的复用

SWJ——SWD/JTAG两种调试方式

调试端口

使用

PB4变成普通IO口

PA15、PB3、PB4变回普通IO口 

 五个引脚全部变为普通GPIO，没有调试功能，千万小心使用

如果你重映射的引脚正好是调试端口，三步走

• //打开AFIO时钟
•   //重映射引脚
•     //解除调试端口

6-2 PWM驱动舵机

同一个定时器不同通道输出PWM的特点： 

•  对于同一个定时器的不同通道输出的PWM，共用一个CNT计数器；所以他们的频率必须一样，
• 他们的占空比由各自的CCR决定，所以占空比可以各自设定；
• 他们的相位，由于计数器更新，所有的PWM同时跳变，所以相位是同步的

错误——

 

错误——2.情况：SWJ功能在代码中被关闭了
 这种情况的特点往往是：之前烧录都好好的，某次烧录后突然就不行。并且当你一直按着开发板的reset键时，你会发现又能识别设备了（根据这个现象，网上有给出先按住reset键，在点烧录按钮后立刻松开reset的笨办法，这个方法看手速和人品，有概率解决）。
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存疑

     中定义了PB1、PB11两个GPIO，但是在PB1接入一个按键的基础上，再在PB11上接一个按键，这个PB11上的按键相当于RESET复位按键，为什么呢？？？

6-5 PWM驱动直流电机

PA2对应与——TIM2的通道三

•  发现问题：电机会发出像蜂鸣器一样的响声——因为电机里面也是线圈和磁铁，如何避免此问题？

• A:加大PWM频率，当其频率足够大时，超出人耳范围时，就听不到了，人耳听到声音的频率是20Hz—20KHz，
  

• 我们目前给的是1KHz，人耳可以听到 

由于声音太大，没能下载，只是编译。