STM32-OC輸出比較和PWM

本內容基于江協科技STM32視頻內容，整理而得。

文章目錄

  • 1. OC輸出比較和PWM
    • 1.1 OC輸出比較
    • 1.2 PWM（脈沖寬度調制）
    • 1.3 輸出比較通道（高級）
    • 1.4 輸出比較通道（通用）
    • 1.5 輸出比較模式
    • 1.6 PWM基本結構
    • 1.7 參數計算
  • 2. 舵機和直流電機
    • 2.1 舵機簡介
      • 2.1.2 硬件電路
    • 2.2 直流電機及驅動簡介
    • 2.3 電機驅動硬件電路
  • 3. 輸出比較庫函數及代碼
    • 3.1 輸出比較庫函數
    • 3.2 PWM驅動LED呼吸燈
      • 3.2.1 硬件連接
      • 3.2.2 代碼流程
      • 3.2.3 代碼
    • 3.3 PWM驅動舵機
      • 3.3.1 硬件連接
      • 3.3.2 代碼流程
      • 3.3.3 代碼
    • 3.4 PWM驅動直流電機
      • 3.4.1 硬件連接
      • 3.4.2 代碼流程
      • 3.4.3 代碼

1. OC輸出比較和PWM

1.1 OC輸出比較

  • 輸出比較可以通過比較CNT與CCR（捕獲/比較寄存器）寄存器值的關系，來對輸出電平進行置1、置0或翻轉的操作，用于輸出一定頻率和占空比的PWM波形
  • 每個高級定時器和通用定時器都擁有4個輸出比較通道
  • 高級定時器的前3個通道額外擁有死區生成和互補輸出的功能。
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1.2 PWM（脈沖寬度調制）

  • 在具有慣性的系統中，可以通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來有效地獲得所需要的模擬參量，常應用于電機控速等領域。

  • PWM參數：
    頻率 = 1 / TS
    占空比 = TON / TS
    分辨率 = 占空比變化步距
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    高低電平跳變的數字信號可以等效為中間這個虛線所表示的模擬量，當上面電平時間長一點，下面電平短一點的時候，等效的模擬量就偏向于上面；當下面電平時間長一點，上面電平時間短一點的時候，等效的模擬量就偏向于下面。

  • 頻率
    TS代表一個高低電平變換周期的時間，周期的倒數就是頻率，PWM頻率越快，那它等效模擬的信號就越平穩，不過同時性能開銷就越大，一般來說PWM的頻率都在幾K到幾十KHz，這個頻率就已經足夠快了。

  • 占空比
    占空比決定了PWM等效出來的模擬電壓的大小，占空比越大，等效的模擬電壓就越趨近于高電平；占空比越小，等效的模擬電壓就越趨近于低電平，等效關系一般來說是線性的。

  • 分辨率
    分辨率：比如有的占空比只能是1%、2%、3%等等這樣以1%的步距跳變，那分辨率就是1%。如果可以是1.1%、1.2%、1.3%等等這樣以0.1%的步距跳變，那分辨率就是0.1%。分辨率就是占空比變化的精細程度。這個分辨率需要多高，得看實際項目的需求，如果即要高頻率，又要高分辨率，這就對硬件電路要求比較高。如果要求不高的話，1%的分辨率也就足夠使用了。
    使用PWM波形，可以在數字系統等效輸出模擬量，就能實現LED控制亮度、電機控速等功能。

1.3 輸出比較通道（高級）

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1.4 輸出比較通道（通用）

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  • ETRF輸入：是定時器的一個小功能，一般不用。
  • CCR1：捕獲/比較寄存器1；
  • CCER：捕獲/比較使能寄存器；
  • CCMR1：捕獲/比較模式寄存器1；
  • 左邊是CNT計數器和CCR1（第一路捕獲/比較寄存器），當CNT>CCR1或CNT=CCR1時，就會給輸出模式控制器傳一個信號，輸出模式控制器就會改變它輸出OC1 REF（ref是指參考信號）的高低電平。
  • REF信號可以往上前往主模式控制器，可以把REF映射到主模式的TRGO輸出上；
  • REF信號往下走就到達極性選擇，主要走下面一條路：給寄存器CCER的CC1P位寫0，信號往上走，就是信號電平不翻轉；寄存器寫1，信號往下走，就是信號通過一個非門取反，則輸出信號就是輸入信號高低電平反轉的信號。這就是極性選擇：就是選擇是不是要把高低電平反轉一下。
  • 輸出使能電路：選擇要不要輸出；
  • OC1引腳：是CH1通道的引腳。

1.5 輸出比較模式

就是輸出模式控制器里面執行的邏輯。模式控制器的輸入是CNT和CCR的大小關系，輸出是REF的高低電平，

模式 描述
凍結 CNT=CCR時，REF保持為原狀態
匹配時置有效電平 CNT=CCR時，REF置有效電平
匹配時置無效電平 CNT=CCR時，REF置無效電平
匹配時電平翻轉 CNT=CCR時，REF電平翻轉
強制為無效電平 CNT與CCR無效，REF強制為無效電平
強制為有效電平 CNT與CCR無效，REF強制為有效電平
PWM模式1 向上計數: CNT < CCR時，REF置有效電平，CNT ≥ CCR時，REF置無效電平
向下計數：CNT > CCR時，REF置無效電平，CNT ≤ CCR時，REF置有效電平
PWM模式2 向上計數: CNT < CCR時，REF置無效電平，CNT ≥ CCR時，REF置有效電平
向下計數：CNT > CCR時，REF置有效電平，CNT ≤ CCR時，REF置無效電平

  • 凍結
    當正在輸出PWM波，突然想暫停一會輸出，可以設置為該模式。當切換為凍結模式后，輸出就暫停了，并且高低電平也維持為暫停時刻的狀態，保持不變。

  • 匹配時模式

    • 有效電平和無效電平是高級定時器里的說法，是和關斷、剎車這些功能配合的。置有效電平就是置高電平，置無效電平就是置低電平。這三個模式都是當CNT和CCR值相等時，執行操作。這些模式就是可以用做波形輸出。
    • 匹配時電平翻轉：可以輸出一個頻率可調，占空比始終為50%的PWM波形。比如設置CCR為0，那CNT每次更新清0時，就會產生一次CNT=CCR的事件，這就會導致輸出電平翻轉一次，每更新兩次，輸出為一個周期。并且高電平和低電平的時間始終是相等的，也就是占空比始終為50%。當改變定時器更新頻率時，輸出波形的頻率也會隨之改變，輸出波形的頻率=更新頻率/2，因為更新兩次才為一個周期。

  • 強制模式
    如果想暫停波形輸出，并且在暫停期間保持低電平或高電平，則可以設置為強制模式。

  • PWM模式1和PWM模式2
    PWM1和PWM2可以用于輸出頻率和占空比都可調的PWM波形。
    PWM模式2實際上就是PWM模式1輸出的取反。

1.6 PWM基本結構

藍色線：CNT；黃色線：ARR；紅色線：CCR；綠色線：輸出REF
不需要更新事件的中斷申請。在配置好時基單元后，CNT就可以開始不斷地自增運行了，CCR設置的高，則占空比大；設置的低，占空比小。

  • 輸出比較單元的最開始是CCR捕獲/比較寄存器。
  • 輸出模式控制單元里是PWM模式1的執行邏輯。
  • REF是一個頻率可調，占空比可調的PWM波形。再通過極性選擇，輸出使能，最終通向GPIO口。這樣就能完成PWM波形的輸出了。
    • 藍色CNT從0開始自增，一直到黃色ARR，也就是99，之后清0繼續自增，紅色線CCR=30，綠色是輸出REF，CNT < CCR置高電平，CNT > CCR置低電平。當CNT溢出清0后，CNT又小于CCR，所以置高電平。這樣下去，REF電平就不斷變化，并且它的占空比是受CCR值的調控的，如果CCR設置高一點，輸出的占空比就變大；CCR設置低一些，輸出的占空比就變小。

1.7 參數計算

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PWM頻率等于計數器的更新頻率

2. 舵機和直流電機

2.1 舵機簡介

  • 舵機是一種根據輸入PWM信號占空比來控制輸出角度的裝置；
  • 輸入PWM信號要求：周期為20ms，高電平寬度為0.5ms~2.5ms。

舵機內部是由直流電機驅動的，內部還有一個控制電路板，是一個電機的控制系統板。舵機內部執行邏輯：PWM信號輸入到控制板，給控制板一個指定的目標角度，電位器檢測輸出軸的當前角度，若大于目標角度，電機就會反轉，小于目標角度，電機正轉，最終使輸出軸固定在指定角度。
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這里的PWM波形（輸入信號脈沖寬度）是當作一個通信協議來使用的。

2.1.2 硬件電路

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2.2 直流電機及驅動簡介

  • 直流電機是一種將電能轉換為機械能的裝置，有兩個電極，當電極正接時，電機正轉，當電極反接時，電機反轉。
  • 直流電機屬于大功率器件，GPIO口無法直接驅動，需要配合電機驅動電路來操作。
  • TB6612是一款雙路H橋型的直流電機驅動芯片，可以驅動兩個直流電機并且控制其轉速和方向。里面一路有四個開關管，所以可以控制正反轉。

H橋電路由兩個推挽電路組成，中間接電機：左邊，上管導通，下管斷開，左邊輸出就是接在VM的電機電源正極；下管導通，上管斷開，就是接在PGND的電源負極。左上和右下導通，電流從左流向右邊；右上和左下導通，電流從右流向左邊。
H橋可以控制電流流過的方向，所以能控制電機正反轉。
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2.3 電機驅動硬件電路

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PWMA引腳要接PWM信號輸出端，其他兩個引腳AIN2和AIN1可以任意接兩個普通的GPIO口，這三個引腳給一個低功率的控制信號，驅動電路就會從VM汲取電流，來輸出到電機，這樣就能完成低功率的控制信號控制大功率設備的目的了，
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當IN1和IN2都為高電平，兩個輸出沒有電壓差，電機是不會轉的。當IN1和IN2都為低電平，兩個輸出直接關閉，電機也是不會轉的。
IN1低電平，IN2高電平，電機處于反轉狀態，但轉與不轉取決于PWM，PWM給高電平，那輸出就是一低一高，有電壓差了，就可以轉，定義為反轉；如果PWM給低電平，那輸出兩個低電平，電機還是不轉。如果PWM是一個不斷翻轉的信號，那電機就是快速地反轉、停止、反轉、停止，如果PWM頻率足夠快，那電機就可以連續穩定地反轉了，并且速度取決于PWM信號的占空比。這里的PWM就是使用PWM來等效一個模擬量的功能。

3. 輸出比較庫函數及代碼

3.1 輸出比較庫函數

// stm32f10x_tim.h
// 用結構體來初始化輸出比較單元的。配置輸出比較，參數1(TIMx)：選擇定時器，參數2：輸出比較的參數
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);// 用來給輸出比較結構體賦一個默認值的
void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);// 配置強制輸出模式
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);// 用來配置CCR寄存器的預裝功能的，即寫入的值不會立即生效，而是在更新事件才會生效
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);// 用來配置快速使能的
void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);// 外部事件時清除REF信號
void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);// 更改輸出極性，帶N的就是高級定時器里互補通道的配置，
void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);// 用來單獨修改輸出使能參數
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);// 用來單獨更改輸出比較模式的函數
void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);// 用來單獨更改CCR寄存器值的函數，用于更改占空比
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);

引腳重映射：TIM2_CH1能從PA0映射到PA15，實現這一功能需要使用AFIO，則就要開啟AFIO時鐘。

// 引腳重映射配置
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

3.2 PWM驅動LED呼吸燈

3.2.1 硬件連接

LED的正極連接在PA0引腳。

  • 實現功能：通過更改CCR的值來更改占空比。（占空比決定了PWM等效出來的模擬電壓的大小，占空比越大，等效的模擬電壓就越趨近于高電平；占空比越小，等效的模擬電壓就越趨近于低電平，等效關系一般來說是線性的。）因此通過調節占空比的大小可以控制PA0引腳的電平，控制LED的亮度。

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3.2.2 代碼流程

  1. PWM初始化
    1. RCC開啟時鐘，TIM外設和GPIO外設時鐘打開；
    2. 配置時基單元，包括前面的時鐘源選擇；
    3. 配置輸出比較單元，里面包括CCR的值、輸出比較模式、極性選擇、輸出使能；
    4. 配置GPIO，把PWM對應的GPIO口初始化為復用推挽輸出的配置(使用TIM2定時器–輸出比較通道，所以GPIO配置為復用推挽輸出)
    5. 運行控制，啟動計數器，這樣就能輸出PWM了。
  2. ARR和PSC設置
    1. PSC = 720 - 1；ARR = 100 - 1。因此輸出的PWM波形頻率為1KHz。
    2. 占空比Duty = CCR / (ARR + 1) = CCR / 100
  3. main函數
    1. 通過更改CCR的值（調用TIM_SetCompare1函數）來調節占空比的值。

3.2.3 代碼

  • PWM.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：PWM初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void PWM_Init(void)
{/*開啟時鐘  -- TIM2_CH1_ETR在PA0引腳*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//開啟TIM2的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO重映射*/
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			//開啟AFIO的時鐘，重映射必須先開啟AFIO的時鐘
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);			//將TIM2的引腳部分重映射，具體的映射方案需查看參考手冊
//	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);		//將JTAG引腳失能，作為普通GPIO引腳使用/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;		//GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//將PA0引腳初始化為復用推挽輸出	//受外設控制的引腳，均需要配置為復用模式		/*配置時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//選擇TIM2為內部時鐘，若不調用此函數，TIM默認也為內部時鐘/*時基單元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定義結構體變量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //時鐘分頻，選擇不分頻，此參數用于配置濾波器時鐘，不影響時基單元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數器模式，選擇向上計數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;					//計數周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;				//預分頻器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重復計數器，高級定時器才會用到TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //將結構體變量交給TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的時基單元/*輸出比較初始化*/TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定義結構體變量TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);							//結構體初始化，若結構體沒有完整賦值//則最好執行此函數，給結構體所有成員都賦一個默認值//避免結構體初值不確定的問題TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//輸出比較模式，選擇PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//輸出極性，選擇為高，若選擇極性為低，則輸出高低電平取反TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//輸出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);						//將結構體變量交給TIM_OC1Init，配置TIM2的輸出比較通道1/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定時器開始運行
}/*** 函    數：PWM設置CCR* 參    數：Compare 要寫入的CCR的值，范圍：0~100* 返 回 值：無* 注意事項：CCR和ARR共同決定占空比，此函數僅設置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);		//設置CCR1的值
}
  • main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"uint8_t i;			//定義for循環的變量int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化PWM_Init();			//PWM初始化while (1){for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(i);			//依次將定時器的CCR寄存器設置為0~100，PWM占空比逐漸增大，LED逐漸變亮Delay_ms(10);				//延時10ms}for (i = 0; i <= 100; i++){PWM_SetCompare1(100 - i);	//依次將定時器的CCR寄存器設置為100~0，PWM占空比逐漸減小，LED逐漸變暗Delay_ms(10);				//延時10ms}}
}

3.3 PWM驅動舵機

3.3.1 硬件連接

實現功能：通過設置占空比來控制舵機的角度，并在OLED上顯示舵機角度。
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3.3.2 代碼流程

  1. 開啟時鐘（TIM2和GPIOA）
  2. 配置GPIO
  3. 配置時鐘（時鐘源、時基單元（ARR=20000，PSC=72）、輸出比較單元、TIM2使能）
  4. 角度值轉換為占空比：
    周期：20ms，高電平：0.5ms ~2.5ms。
高電平角度占空比
0.5ms-90°500/20000
1ms-45°1000/20000
1.5ms0°1500/20000
2ms45°2000/20000
2.5ms45°2500/20000

轉換為：Angle / 180 * 2000 + 500

角度CCR
0500
1802500
  1. main函數
    1. 按鍵1按下，角度每次自增30，當角度超過180度后，角度值清零
    2. OLED顯示角度

3.3.3 代碼

  • PWM.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：PWM初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void PWM_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//開啟TIM2的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//將PA1引腳初始化為復用推挽輸出	//受外設控制的引腳，均需要配置為復用模式/*配置時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//選擇TIM2為內部時鐘，若不調用此函數，TIM默認也為內部時鐘/*時基單元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定義結構體變量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //時鐘分頻，選擇不分頻，此參數用于配置濾波器時鐘，不影響時基單元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數器模式，選擇向上計數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1;				//計數周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;				//預分頻器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重復計數器，高級定時器才會用到TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //將結構體變量交給TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的時基單元/*輸出比較初始化*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定義結構體變量TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //結構體初始化，若結構體沒有完整賦值//則最好執行此函數，給結構體所有成員都賦一個默認值//避免結構體初值不確定的問題TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //輸出比較模式，選擇PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //輸出極性，選擇為高，若選擇極性為低，則輸出高低電平取反TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //輸出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //將結構體變量交給TIM_OC2Init，配置TIM2的輸出比較通道2/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定時器開始運行
}/*** 函    數：PWM設置CCR* 參    數：Compare 要寫入的CCR的值，范圍：0~100* 返 回 值：無* 注意事項：CCR和ARR共同決定占空比，此函數僅設置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);		//設置CCR2的值
}
  • Servo.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"/*** 函    數：舵機初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Servo_Init(void)
{PWM_Init();									//初始化舵機的底層PWM
}/*** 函    數：舵機設置角度* 參    數：Angle 要設置的舵機角度，范圍：0~180* 返 回 值：無*/
void Servo_SetAngle(float Angle)
{PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);	//設置占空比//將角度線性變換，對應到舵機要求的占空比范圍上
}
  • main.c
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;			//定義用于接收鍵碼的變量
float Angle;			//定義角度變量int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Servo_Init();		//舵機初始化Key_Init();			//按鍵初始化/*顯示靜態字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");	//1行1列顯示字符串Angle:while (1){KeyNum = Key_GetNum();			//獲取按鍵鍵碼if (KeyNum == 1)				//按鍵1按下{Angle += 30;				//角度變量自增30if (Angle > 180)			//角度變量超過180后{Angle = 0;				//角度變量歸零}}Servo_SetAngle(Angle);			//設置舵機的角度為角度變量OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);	//OLED顯示角度變量}
}

3.4 PWM驅動直流電機

3.4.1 硬件連接

實現功能：通過占空比控制直流電機的速度
電機驅動模塊的PWMA接在PA2引腳（TIM2_CH3），AIN1接在PA4引腳，AIN2接在PA5引腳。
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3.4.2 代碼流程

  1. 開啟時鐘（TIM2和GPIOA）

  2. 配置GPIO

  3. 配置時鐘（時鐘源、時基單元、輸出比較單元、TIM2使能）

  4. 配置電機：
    a. 設置速度（范圍：-100~100）：
    電機正轉，速度值大于0，PA4為高電平，PA5為低電平；
    電機反轉，速度值小于0，PA4為低電平，PA5為高電平。

  5. main函數

    1. 按鍵按下，速度值自增20
    2. OLED顯示速度

3.4.3 代碼

  • PWM.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header/*** 函    數：PWM初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void PWM_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//開啟TIM2的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//開啟GPIOA的時鐘/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//將PA2引腳初始化為復用推挽輸出	//受外設控制的引腳，均需要配置為復用模式/*配置時鐘源*/TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//選擇TIM2為內部時鐘，若不調用此函數，TIM默認也為內部時鐘/*時基單元初始化*/TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定義結構體變量TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //時鐘分頻，選擇不分頻，此參數用于配置濾波器時鐘，不影響時基單元功能TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數器模式，選擇向上計數TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;                 //計數周期，即ARR的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;               //預分頻器，即PSC的值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重復計數器，高級定時器才會用到TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //將結構體變量交給TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的時基單元/*輸出比較初始化*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定義結構體變量TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //結構體初始化，若結構體沒有完整賦值//則最好執行此函數，給結構體所有成員都賦一個默認值//避免結構體初值不確定的問題TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //輸出比較模式，選擇PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //輸出極性，選擇為高，若選擇極性為低，則輸出高低電平取反TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //輸出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //將結構體變量交給TIM_OC3Init，配置TIM2的輸出比較通道3/*TIM使能*/TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定時器開始運行
}/*** 函    數：PWM設置CCR* 參    數：Compare 要寫入的CCR的值，范圍：0~100* 返 回 值：無* 注意事項：CCR和ARR共同決定占空比，此函數僅設置CCR的值，并不直接是占空比*           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)*/
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);		//設置CCR3的值
}
  • Motor.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"/*** 函    數：直流電機初始化* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Motor_Init(void)
{/*開啟時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		//開啟GPIOA的時鐘GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);						//將PA4和PA5引腳初始化為推挽輸出	PWM_Init();													//初始化直流電機的底層PWM
}/*** 函    數：直流電機設置速度* 參    數：Speed 要設置的速度，范圍：-100~100* 返 回 值：無*/
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{if (Speed >= 0)							//如果設置正轉的速度值{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);	//PA4置高電平GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);	//PA5置低電平，設置方向為正轉PWM_SetCompare3(Speed);				//PWM設置為速度值}else									//否則，即設置反轉的速度值{GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);	//PA4置低電平GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);	//PA5置高電平，設置方向為反轉PWM_SetCompare3(-Speed);			//PWM設置為負的速度值，因為此時速度值為負數，而PWM只能給正數}
}
  • main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"uint8_t KeyNum;		//定義用于接收按鍵鍵碼的變量
int8_t Speed;		//定義速度變量int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化Motor_Init();		//直流電機初始化Key_Init();			//按鍵初始化/*顯示靜態字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");		//1行1列顯示字符串Speed:while (1){KeyNum = Key_GetNum();				//獲取按鍵鍵碼if (KeyNum == 1)					//按鍵1按下{Speed += 20;					//速度變量自增20if (Speed > 100)				//速度變量超過100后{Speed = -100;				//速度變量變為-100//此操作會讓電機旋轉方向突然改變，可能會因供電不足而導致單片機復位//若出現了此現象，則應避免使用這樣的操作}}Motor_SetSpeed(Speed);				//設置直流電機的速度為速度變量OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);	//OLED顯示速度變量}
}

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