使用定時器 4 通道 3 生成 PWM 波控制 LED1 ，實現呼吸燈效果。 頻率：2kHz，PSC=71，ARR=499

pwm.c:

#include "pwm.h"   // 本模塊頭文件：應聲明 pwm_init/pwm_compare_set 等原型、并包含 HAL 頭//（示例未貼出 pwm.h，注意里頭應 #include "stm32f1xx_hal.h"）TIM_HandleTypeDef pwm_handle = {0};  // 全局定時器句柄，供 HAL 例程與中斷共同訪問// init函數：配置 TIM4-CH3 為 PWM 輸出（PB8），頻率由 arr/psc 決定；默認給 50% 占空比
void pwm_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{TIM_OC_InitTypeDef pwm_config = {0};          // PWM 通道配置結構體（輸出比較/ PWM 專用）pwm_handle.Instance = TIM4;                   // 選擇定時器：TIM4（F103 默認 CH3 對應 PB8）pwm_handle.Init.Prescaler = psc;              // 預分頻：計數時鐘 = TIM4CLK/(PSC+1)pwm_handle.Init.Period = arr;                 // 自動重裝載：計數滿 (ARR) 產生更新事件并回到 0pwm_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;        // 向上計數（0 → ARR）HAL_TIM_PWM_Init(&pwm_handle);                // 初始化 PWM 基本參數（會回調 HAL_TIM_PWM_MspInit）pwm_config.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;          // PWM 模式1：CNT<CCR 時輸出為“有效電平”pwm_config.Pulse  = arr/2;                    // 初始占空比：CCR = ARR/2 → 50%pwm_config.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;   // 有效電平為“低”；常用于“下拉點亮/灌電流”接法// 可選：顯式關閉快速模式（F1 默認即可）// pwm_config.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&pwm_handle, &pwm_config, TIM_CHANNEL_3); // 配置通道3HAL_TIM_PWM_Start(&pwm_handle, TIM_CHANNEL_3);  // 啟動通道3的 PWM 輸出
}// MSP（MCU Support Package）底層初始化：由 HAL_TIM_PWM_Init() 自動調用
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM4)                           // 僅處理 TIM4 的底層{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;// 1) 打開外設時鐘__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();                    // 使能 GPIOB 時鐘（PB8 用作復用推挽輸出）__HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();                     // 使能 TIM4 時鐘// 2) 配置 PB8 為 TIM4_CH3 的復用功能gpio_initstruct.Pin   = GPIO_PIN_8;              // TIM4_CH3 → PB8（默認映射，無需重映射）gpio_initstruct.Mode  = GPIO_MODE_AF_PP;         // 復用推挽輸出（由定時器外設驅動）gpio_initstruct.Pull  = GPIO_PULLUP;             // 上拉（對輸出模式影響不大，可用 NOPULL）gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;    // 高速（F1 表示 50MHz 等效）HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_initstruct);}
}// 修改 CCR（占空比）的函數：val ∈ [0, ARR]；決定“有效電平持續的計數值”
void pwm_compare_set(uint16_t val)
{__HAL_TIM_SET_COMPARE(&pwm_handle, TIM_CHANNEL_3, val); // 將 CCR3 設為 val// 注：本例 OCPolarity=LOW + PWM1 → CNT<CCR 期間輸出為低電平（有效電平=低），//     所以 val 表示“低電平持續的時間”；如要“高電平持續時間”，將極性改為 HIGH。
}

頻率驗證（給的參數）：72 MHz 系統、APB1÷2 → TIM4CLK=72 MHz（F1 定時器×2 規則）。
PSC=71 ? 計數時鐘 72 MHz/(71+1)=1 MHz；ARR=499 ? 周期 (499+1)/1 MHz=0.5 ms ? 2 kHz。

main.c:

#include "sys.h"    // 你的系統時鐘/板級支持
#include "delay.h"  // 簡易延時（阻塞）
#include "led.h"    // LED 初始化/翻轉（若 LED1 與 PWM 引腳同線，注意別沖突）
#include "pwm.h"    // 本模塊頭：pwm_init/pwm_compare_setint main(void)
{HAL_Init();                           /* 初始化 HAL 庫（中斷優先級分組、Systick 等） */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);       /* HSE*9 → 72MHz，確保 TIM4 時鐘為 72MHz（見 F1×2 規則） */led_init();                           /* 板載 LED 初始化（若是 PC13，不影響 PB8） */// 初始化 PWM：2kHz → PSC=71, ARR=499（注意傳參減1的寫法）pwm_init(500 - 1, 72 - 1);            // ARR=499, PSC=71uint16_t i = 0;while(1){// 漸亮：CCR 從 0 → 299（最大低電平時間 300/500=60%）for(i = 0; i < 300; i++){pwm_compare_set(i);           // 設置 CCR3 = i（決定“有效電平時寬”）delay_ms(10);                 // 粗糙的呼吸節奏（阻塞式，演示用）}// 漸暗：CCR 從 300 → 0for(i = 0; i < 300; i++){pwm_compare_set(300 - i);delay_ms(10);}// 注：若想“滿范圍”呼吸，可把上下限擴為 [0, ARR]，并做非線性 Gamma 校正更符合人眼感知}
}

說明：當前把 CCR 只掃到 300（≤ARR=499），即“有效電平占比”最大約 60%（或在 HIGH 極性時為 60% 亮度）。
若 LED 是灌電流接法（LED 正端接 +3.3V，負端接 PB8），本例 OCPolarity=LOW 正合適（低電平點亮）。
若 LED 是拉電流接法（LED 負端接 GND，正端接 PB8），建議把 OCPolarity 改成 TIM_OCPOLARITY_HIGH。

3) 字段與取值速查

A. 定時器基類（TIM_HandleTypeDef 的 Init 字段）

• Instance：定時器外設基址

  • 可選：TIM1（高級，APB2）、TIM2/3/4（通用，APB1）。

  • 本例：TIM4（CH3→PB8）。

• Prescaler（PSC）：uint16_t，0~65535

  • 計數時鐘 CK_CNT = TIMxCLK / (PSC + 1)；PSC 越大，計數越慢。

• Period（ARR）：uint16_t（F103 多數封裝當 16 位用）

  • PWM 頻率 f_pwm = CK_CNT / (ARR + 1)。

• CounterMode：計數模式

  • TIM_COUNTERMODE_UP（向上）

  • TIM_COUNTERMODE_DOWN（向下）

  • TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1/2/3（中心對齊：多用于對稱 PWM）

• ClockDivision（未在你代碼中設置，默認 DIV1）：數字濾波分頻

  • TIM_CLOCKDIVISION_DIV1 / DIV2 / DIV4

  • 一般保持 DIV1。

• AutoReloadPreload：ARR 預裝載

  • TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE：寫 ARR 立即生效

  • TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE：寫 ARR 進入影子，下次更新事件才生效（避免“撕裂”）

B. PWM 通道（TIM_OC_InitTypeDef）

• OCMode：輸出比較模式（PWM 相關）

  • TIM_OCMODE_PWM1：CNT < CCR 時輸出有效電平，否則無效

  • TIM_OCMODE_PWM2：與 PWM1 反相（CNT < CCR 時輸出無效電平）

• Pulse：CCR 初值（占空比計數）

  • 取值范圍 [0, ARR]，等于“有效電平持續的計數值”。

• OCPolarity：極性（有效電平）

  • TIM_OCPOLARITY_HIGH：有效電平=高（CNT<CCR 時輸出高）

  • TIM_OCPOLARITY_LOW ：有效電平=低（CNT<CCR 時輸出低）

  • 和 LED 接法相關：灌電流（低電平點亮）用 LOW；拉電流（高電平點亮）用 HIGH。

• （可選）OCFastMode：快速模式

  • TIM_OCFAST_DISABLE/ENABLE；一般保持關閉。

• 調用：HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim, &cfg, TIM_CHANNEL_1/2/3/4)

  • 本例：TIM_CHANNEL_3。

C. GPIO（GPIO_InitTypeDef）

• Pin：GPIO_PIN_0 ... GPIO_PIN_15

  • 本例：GPIO_PIN_8（PB8）

• Mode：工作模式

  • GPIO_MODE_AF_PP（復用推挽輸出，由外設驅動，PWM 必選）

  • GPIO_MODE_AF_OD（復用開漏）

  • 以及輸入/普通輸出模式（本例不適用）

• Pull：上下拉（對輸出影響不大）

  • GPIO_NOPULL / GPIO_PULLUP / GPIO_PULLDOWN

• Speed：端口速度（F1 表示驅動能力/切換速度）

  • GPIO_SPEED_FREQ_LOW/MEDIUM/HIGH（HIGH≈50 MHz 級）

D. HAL 關鍵 API

• HAL_TIM_PWM_Init(&htim)

  • 初始化定時器為 PWM 功能，并回調 HAL_TIM_PWM_MspInit() 完成時鐘/GPIO。

• HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim, &cfg, TIM_CHANNEL_x)

  • 為指定通道寫入 OC/PWM 模式、極性、CCR 初值等。

• HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_CHANNEL_x) / HAL_TIM_PWM_Stop(...)

  • 啟停 PWM 輸出（只影響該通道）。

• __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim, TIM_CHANNEL_x, val)

  • 運行時修改 CCR（占空比）：val ∈ [0, ARR]。

  • PWM1 + HIGH：val 表示“高電平時間”；PWM1 + LOW：val 表示“低電平時間”。

E. 頻率/占空比關系（便于心算）

• f_pwm = TIMxCLK / ((PSC+1)*(ARR+1))

• duty = CCR / (ARR+1)（以有效電平所占比例計）

• 本例：PSC=71, ARR=499 ? f_pwm=2 kHz；CCR=250 ? 50% 占空比（有效電平占一半周期）

4) 小改進建議

• 范圍保護：在 pwm_compare_set() 里把 val 限制到 [0, ARR]，避免越界：

if (val > __HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(&pwm_handle)) val = __HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(&pwm_handle);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&pwm_handle, TIM_CHANNEL_3, val);

• 視覺線性：人眼對亮度非線性，可用 val = (i*i)/k 或查表（Gamma≈2.2）做“呼吸更順滑”。

• 非阻塞刷新：用定時器中斷/軟件定時器定期更新 CCR，替代 delay_ms(10)，讓主循環可做別的事。

配置PWM步驟

一、步驟清單（從零到出波）

1. 確認時鐘樹

   • 目標：SYSCLK=72 MHz，APB1=36 MHz (÷2)，APB2=72 MHz (÷1)。

   • F1 的“×2 規則”：APBx 分頻≠1 時，TIMxCLK = 2×PCLKx。

     • TIM2/3/4（APB1）：若 APB1=36 MHz(÷2)，則 TIM2/3/4CLK=72 MHz。

     • TIM1（APB2）：本例不必，但規則相同。

2. 選定定時器與通道、引腳

   • 例：TIM4_CH3 → PB8（默認映射）。

   • 其他常見默認映射：

     • TIM2: CH1~4→PA0/PA1/PA2/PA3

     • TIM3: CH1~4→PA6/PA7/PB0/PB1

     • TIM4: CH1~4→PB6/PB7/PB8/PB9

     • TIM1: CH1~4→PA8/PA9/PA10/PA11（高級定時器）

3. 開外設時鐘

   • __HAL_RCC_TIMx_CLK_ENABLE();、__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE();（若 TIM1 還要 BDTR 的 MOE）。

4. 配置引腳為復用推挽輸出

   • GPIO_MODE_AF_PP、速度 GPIO_SPEED_FREQ_HIGH，引腳設為對應通道的管腳（如 PB8）。

5. 計算頻率并設置 PSC/ARR

   • 公式：

     

   • 例：TIMxCLK=72 MHz、PSC=71、ARR=499 → f=72e6/(72*500)=2 kHz。

6. 初始化定時器為 PWM 模式

   • htim.Instance = TIMx;

   • htim.Init.Prescaler = PSC;、htim.Init.Period = ARR;、CounterMode=UP;

   • HAL_TIM_PWM_Init(&htim);（會回調 MSP 完成時鐘/GPIO）。

7. 配置通道 PWM 參數

   • TIM_OC_InitTypeDef cfg;

   • cfg.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;（或 PWM2）

   • cfg.Pulse = CCR 初值（占空比計數值，0~ARR）

   • cfg.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH/LOW（有效電平是高還是低）

   • HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim, &cfg, TIM_CHANNEL_x);

8. 啟動 PWM 輸出

   • HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_CHANNEL_x);（僅該通道）

   • TIM1（高級定時器）還需：HAL_TIMEx_PWMN_Start(...)（若用互補），并確保 MOE 置位（HAL 會在 HAL_TIM_PWM_Start 內處理 BDTR）。

9. 運行時改占空比

   • __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim, TIM_CHANNEL_x, val);（0~ARR）。

10. （可選）中斷/DMA 動態刷新

• 用 HAL_TIM_PWM_Start_DMA 或定時器中斷里遞增 CCR，可做“呼吸燈”等效果。

二、最小可跑模板（HAL，TIM4_CH3@PB8，2 kHz）

// pwm.h
#pragma once
#include "stm32f1xx_hal.h"
void PWM_Init_TIM4_CH3(uint16_t arr, uint16_t psc);
void PWM_SetCCR_TIM4_CH3(uint16_t val);

// pwm.c
#include "pwm.h"static TIM_HandleTypeDef htim4;void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim->Instance == TIM4) {__HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef io = {0};io.Pin   = GPIO_PIN_8;                 // TIM4_CH3 → PB8io.Mode  = GPIO_MODE_AF_PP;            // 復用推挽io.Pull  = GPIO_NOPULL;io.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &io);}
}void PWM_Init_TIM4_CH3(uint16_t arr, uint16_t psc)
{htim4.Instance = TIM4;htim4.Init.Prescaler         = psc;        // 例：71 → 72MHz/(71+1)=1MHzhtim4.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;htim4.Init.Period            = arr;        // 例：499 → 1MHz/(499+1)=2kHzhtim4.Init.ClockDivision     = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;HAL_TIM_PWM_Init(&htim4);TIM_OC_InitTypeDef oc = {0};oc.OCMode     = TIM_OCMODE_PWM1;           // PWM1：CNT<CCR 輸出“有效電平”oc.Pulse      = arr/2;                     // 50% 占空oc.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;       // 有效電平=高（LED 拉電流點亮）HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim4, &oc, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3);  // 開始輸出
}void PWM_SetCCR_TIM4_CH3(uint16_t val)
{if (val > __HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(&htim4)) val = __HAL_TIM_GET_AUTORELOAD(&htim4);__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, val);
}

// main.c（節選）
PWM_Init_TIM4_CH3(499, 71);     // 2kHz
PWM_SetCCR_TIM4_CH3(250);       // 50% 占空

占空比換算：

• 有效電平=高（OCPolarity=HIGH，PWM1）：duty = CCR/(ARR+1)。

• 有效電平=低（OCPolarity=LOW，PWM1）：duty_low = CCR/(ARR+1)（低電平占比）。

三、常用可選項與意義

• htim.Instance = TIM1/TIM2/TIM3/TIM4; → 選擇定時器實例。

• htim.Init.Prescaler = 0~65535; → 預分頻（計數時鐘 = TIMxCLK/(PSC+1)）。

• htim.Init.Period = 0~65535; → 自動重裝載（周期計數）。

• htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP/DOWN/CENTERALIGNED1/2/3;

• htim.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1/DIV2/DIV4;

• htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE/ENABLE;（ARR 是否影子寄存器）

• oc.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1/PWM2;（PWM2 與 PWM1 波形相反）

• oc.Pulse = 0~ARR;（CCR，占空比計數）

• oc.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH/LOW;（有效電平是高還是低）

• oc.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE/ENABLE;（一般關）

• HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(..., TIM_CHANNEL_1/2/3/4);（選擇通道）

• GPIO_InitTypeDef.Mode = GPIO_MODE_AF_PP/AF_OD/...（PWM 必須 AF_PP）

• GPIO_InitTypeDef.Pull = GPIO_NOPULL/PULLUP/PULLDOWN;

• GPIO_InitTypeDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW/MEDIUM/HIGH;

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四、頻率/占空比/極性要點

• 頻率：f_pwm = TIMxCLK / ((PSC+1)*(ARR+1))。

• 占空比：

  • PWM1 + HIGH：高電平占比 = CCR/(ARR+1)；

  • PWM1 + LOW ：低電平占比 = CCR/(ARR+1)；

  • PWM2：與 PWM1 相反。

• 極性選擇（與 LED 接法相關）：

  • 拉電流（PBx→電阻→LED→GND，置高點亮）：OCPolarity=HIGH。

  • 灌電流（+3V3→電阻→LED→PBx，下拉點亮）：OCPolarity=LOW。

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五、常見坑位與排查

• 無波形：

  • GPIO 不是 AF_PP；

  • PSC/ARR 不在范圍；

  • 引腳占用（別和普通 GPIO_WritePin 沖突）；

  • 選錯通道/定時器；

  • TIM1 忘了 MOE（HAL 一般處理了）；

  • JTAG 復用影響（若用到 PB3/PB4/PA15 的重映射場景，需 AFIO 處理）。

• 頻率不對：

  • 沒考慮 APB×2 規則；

  • 系統時鐘非 72 MHz；

  • Cube 配置與手算不一致。

• 亮度“線性差”：

  • 人眼非線性，做 gamma 校正或查表；

  • 用 DMA/定時器中斷平滑更新 CCR，避免阻塞式 delay。