ARM-定時器-PWM通道輸出

學習內容

需求

點亮4個燈，采用pwm的方式。

定時器	通道	引腳	AF	LED序號
T3	CH0	PD12	AF2	LED5
	CH1	PD13	AF2	LED6
	CH2	PD14	AF2	LED7
	CH3	PD15	AF2	LED8

實現LED5, LED6, LED7, LED8呼吸燈效果

通用定時器多通道

點亮T3定時器下的多個通道的燈。

開發流程

添加Timer依賴
初始化PWM相關GPIO
初始化PWM，包含多通道配置
PWM占空比控制

多通道配置

void timer_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道輸出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);/* 啟用P極輸出 */ocpara.outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_ENABLE;/* 配置輸出參數 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道輸出輸出比較模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}

輸出比較模式

TIMER_OC_MODE_PWM0：高電平有效
TIMER_OC_MODE_PWM1：低電平有效

占空比更新

/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定時器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return **********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 計數值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}

?完整代碼

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "USART0.h"void USART0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {printf("g_rx_buffer: %s g_rx_cnt:%d \n", data, len);
}static void GPIO_config() {rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
}void timer_gpio_config(uint32_t gpio_rcu, uint32_t gpio_port, uint32_t gpio_pin, uint32_t gpio_af) {rcu_periph_clock_enable(gpio_rcu);/* 設置gpio模式 */gpio_mode_set(gpio_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, gpio_pin);gpio_output_options_set(gpio_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, gpio_pin);gpio_af_set(gpio_port, gpio_af, gpio_pin);
}void timer_init_config(rcu_periph_enum rcu_periph, uint32_t timer_periph,uint16_t t_prescaler, uint32_t t_period) {rcu_periph_clock_enable(rcu_periph);timer_deinit(timer_periph);/*初始化參數 */timer_parameter_struct initpara;/* initialize TIMER init parameter struct */timer_struct_para_init(&initpara);/* 根據需要配置值 分頻系數 （可以實現更低的timer頻率） */initpara.prescaler 	= t_prescaler - 1;/* 1個周期的計數(period Max: 65535) Freq > 3662  */initpara.period		= t_period - 1;/* initialize TIMER counter */timer_init(timer_periph, &initpara);/* enable a TIMER */timer_enable(timer_periph);}void timer_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道輸出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);ocpara.outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_ENABLE;/* 配置輸出參數 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道輸出輸出比較模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}// TIMER CH
#define LED5 TIMER3, TIMER_CH_0
#define LED6 TIMER3, TIMER_CH_1
#define LED7 TIMER3, TIMER_CH_2
#define LED8 TIMER3, TIMER_CH_3// PWM
#define	PRESCALER		1
#define	FREQ			  10000
#define PERIOD			(SystemCoreClock / FREQ)// LED5 TM3CH0 PD12
// LED6 TM3CH1 PD13
// LED7 TM3CH2 PD14
// LED8 TM3CH3 PD15
static void Timer_config() {// 定時器// GPIO ----------------------------------------timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_12, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_13, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_14, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_15, GPIO_AF_2);// TIMER----------------------------------------/* 升級頻率*/rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);timer_init_config(RCU_TIMER3, TIMER3, PRESCALER, PERIOD); // 與通道無關// TIMER channel-------------------------------timer_channel_config(LED5);timer_channel_config(LED6);timer_channel_config(LED7);timer_channel_config(LED8);}/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定時器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return **********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 計數值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}int main(void)
{systick_config();USART0_init();// 拉低總開關
//  GPIO_config();Timer_config();printf("Init Complete!\n");float duty = 0;int8_t dir = 1;while(1) {PWM_update(LED5, duty);PWM_update(LED6, duty);PWM_update(LED7, duty);PWM_update(LED8, duty);if (duty >= 100) {dir = -1;} else if (duty <= 0) {dir = 1;}duty += dir;printf("duty: %.2f \n", duty);delay_1ms(10);}
}

高級定時器通道輸出

高級定時器只有TIMER0和TIMER7支持。由于擴展板上的高級定時器沒有對應的LED，我們可以使用跳線的方式，將TIMER0CH0對應的PE8引腳，短接到PD8（LED1）上，通過觀察LED1的亮滅，了解是否正確輸出。

開發流程

添加Timer依賴
初始化PWM，包含多通道配置
Break配置
PWM占空比控制

通道配置

void timer0_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道輸出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);// 禁用 OP極
//  ocpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;// 啟用 ON極ocpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;/* 配置輸出參數 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道輸出輸出比較模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}#define LED1 TIMER0, TIMER_CH_0timer0_channel_config(LED1);

特別強調，這里的引腳分為P和N類型，不同引腳要配置不同的輸出狀態

Break配置

// break 只針對高級定時器TIMER0 & TIMER7，需要打開互補保護電路/* TIMER通道互補保護電路 */
timer_break_parameter_struct breakpara;
/* 初始化TIMER break參數結構體 */
timer_break_struct_para_init(&breakpara);
/* break輸入的極性 HIGH */
breakpara.breakpolarity   = TIMER_BREAK_POLARITY_HIGH;
/* 輸出自動的啟用 */
breakpara.outputautostate = TIMER_OUTAUTO_ENABLE;
/* bread輸入的啟用*/
breakpara.breakstate     = TIMER_BREAK_ENABLE;
/* 配置TIMER7 break */
timer_break_config(TIMER0, &breakpara);
/* 啟用TIMER7 break */
timer_break_enable(TIMER0);

breakstate：break狀態開啟
ouputostate：輸出狀態，自動開啟
breakpolarity：輸出極性，高電平

在ARM32中的高級定時器配置中，break參數用于增強安全性和控制功能，特別是在電機控制或功率轉換應用中，避免因故障導致不必要的輸出操作。

每個參數的作用和意義：

runoffstate（溢出狀態的運行）
參數示例：TIMER_ROS_STATE_DISABLE
作用：當定時器運行狀態切換到溢出狀態時，是否自動關閉輸出信號。DISABLE表示不進行自動關閉。
ideloffstate（空閑狀態的關閉）
參數示例：TIMER_IOS_STATE_DISABLE
作用：當定時器進入空閑狀態時，是否自動關閉輸出信號。DISABLE表示不進行關閉。
deadtime（死區時間）
參數示例：255
作用：定義死區時間（Dead Time），主要用于避免在切換高低驅動時，兩個輸出的驅動器同時導通，導致短路或過流。255表示配置了較大的死區時間。
breakpolarity（斷路信號極性）
參數示例：TIMER_BREAK_POLARITY_LOW
作用：定義break信號的極性。在此配置中，當斷路信號為低電平時觸發break事件，停止輸出。
outputautostate（自動輸出狀態）
參數示例：TIMER_OUTAUTO_ENABLE
作用：使能或禁用在break事件后自動恢復輸出。當ENABLE時，break事件處理完成后，定時器輸出可以自動恢復。
protectmode（保護模式）
參數示例：TIMER_CCHP_PROT_0
作用：保護模式用于設置對輸出寄存器的保護級別，防止在某些狀態下被誤修改。TIMER_CCHP_PROT_0表示最低保護級別，允許對輸出進行修改。
breakstate（斷路狀態）
參數示例：TIMER_BREAK_ENABLE
作用：開啟或禁用break功能。ENABLE表示當檢測到斷路信號時，會停止輸出以保護系統。

這些參數主要用于配置定時器的安全控制，break功能在高電壓或高功率應用中非常關鍵。當發生異常或檢測到故障（比如過流或短路）時，可以通過break功能立即停止PWM等輸出信號，避免硬件損壞。

互補保護電路：用于驅動H橋或三相逆變器，當檢測到故障（如短路）時，通過外部硬件信號（Break）快速關閉PWM輸出，避免損壞MOSFET/IGBT。

高級定時器：支持死區時間、互補輸出等復雜功能，常用于電機控制、電源轉換等場景。

完整代碼

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "USART0.h"void USART0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {printf("g_rx_buffer: %s g_rx_cnt:%d \n", data, len);
}static void GPIO_config() {rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
}void timer_gpio_config(uint32_t gpio_rcu, uint32_t gpio_port, uint32_t gpio_pin, uint32_t gpio_af) {rcu_periph_clock_enable(gpio_rcu);/* 設置gpio模式 */gpio_mode_set(gpio_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, gpio_pin);gpio_output_options_set(gpio_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, gpio_pin);gpio_af_set(gpio_port, gpio_af, gpio_pin);
}void timer_init_config(rcu_periph_enum rcu_periph, uint32_t timer_periph,uint16_t t_prescaler, uint32_t t_period) {rcu_periph_clock_enable(rcu_periph);timer_deinit(timer_periph);/*初始化參數 */timer_parameter_struct initpara;/* initialize TIMER init parameter struct */timer_struct_para_init(&initpara);/* 根據需要配置值 分頻系數 （可以實現更低的timer頻率） */initpara.prescaler 	= t_prescaler - 1;/* 1個周期的計數(period Max: 65535) Freq > 3662  */initpara.period		= t_period - 1;/* initialize TIMER counter */timer_init(timer_periph, &initpara);/* enable a TIMER */timer_enable(timer_periph);}void timer0_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道輸出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);// 禁用 OP極
//  ocpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;// 啟用用 OP極ocpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;/* 配置輸出參數 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道輸出輸出比較模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}// TIMER CH
#define LED1 TIMER0, TIMER_CH_0// PWM
#define	PRESCALER		1
#define	FREQ			  10000
#define PERIOD			(SystemCoreClock / FREQ)// LED1 TM0CH0_ON PE8
static void Timer_config() {// 定時器// GPIO ----------------------------------------timer_gpio_config(RCU_GPIOE, GPIOE, GPIO_PIN_8,  GPIO_AF_1);// TIMER----------------------------------------/* 升級頻率*/rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);timer_init_config(RCU_TIMER0, TIMER0, PRESCALER, PERIOD); // 與通道無關// TIMER channel-------------------------------timer0_channel_config(LED1);// Break --------------------------------------------------// break 只針對高級定時器TIMER0 & TIMER7，打開互補保護電路/* TIMER通道互補保護電路 */timer_break_parameter_struct breakpara;/* 初始化TIMER break參數結構體 */timer_break_struct_para_init(&breakpara);/* break輸入的極性 HIGH */breakpara.breakpolarity   = TIMER_BREAK_POLARITY_HIGH;/* 輸出自動的啟用 */breakpara.outputautostate = TIMER_OUTAUTO_ENABLE;/* bread輸入的啟用*/breakpara.breakstate     = TIMER_BREAK_ENABLE;/* 配置TIMER7 break */timer_break_config(TIMER0, &breakpara);/* 啟用TIMER7 break */timer_break_enable(TIMER0);
}/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定時器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return**********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 計數值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}int main(void)
{systick_config();USART0_init();// 拉低總開關GPIO_config();Timer_config();printf("Init Complete!\n");float duty = 0;int8_t dir = 1;while(1) {PWM_update(LED1, duty);if (duty >= 100) {dir = -1;} else if (duty <= 0) {dir = 1;}duty += dir;printf("duty: %.2f \n", duty);delay_1ms(10);}
}