1. 輸出比較簡介

OC(Output Compare)輸出比較。

輸出比較可以通過CNT（CNT計數器）與CCR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。

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CNT計數器是正向計數器。它只能正向累加。

CCR是捕獲/比較寄存器，通常是我們給的一個固定值，正如其名，捕獲數值后比較數值，這樣就可以捕獲CNT的數值并進行比較，看是大了、等于還是小了。

TIM輸出比較就是這樣來決定置1、置0或翻轉輸出電平。
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每個高級定時器和通用定時器都擁有4個輸出比較通道。

高級定時器的前三個通道額外擁有死區生成和互補輸出的功能。

2. 通用定時器

使用輸入捕獲時，CCR是作為捕獲寄存器；使用輸出比較時，CCR是作為比較寄存器。

3. PWM簡介

PWM（Pulse Width Modulation）是脈沖寬度調制。

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，來等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 $=\frac{1}{T_s}$
• 占空比 = $\frac{T_{on}}{T_s}$
• 分辨率 = 占空比變化步距

當上面電平時間長一點，下面的短一點的時候，上面的模擬量占主導；反之則是下面的模擬量占主導。

$T_{on}$是高電平的時間，$T_S$是一個時鐘周期的時間。$\frac{T_{o}n}{T_S}$為占空比，指的是高電平時間占整個周期的比例。用百分比表示。

占空比決定了等效的模擬電壓的大小。占空比越大，等效的模擬電壓就趨近于高電平；越小，等效的模擬電壓就趨近于低電平。

電機工作也是一個慣性系統。所以直流電機也是可以用PWM調速的。

下圖是

輸入是CNT（CNT計數器）與CCR寄存器值的關系，輸出是REF的高低電平。

4. 輸出比較模式

模式	描述
凍結	CNT=CCR時，REF保持為原狀態（可用于定速巡航）
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（可用于暫停波形輸出）
強制為有效電平	CNT與CCR無效，REF強制為有效電平（可用于暫停波形輸出）
PWM模式1	向上計數：CNT<CCR時，REF置有效電平, CN>=CCR時，REF置無效電平;向下計數：CNT>CCR時，REF置無效電平, CN<=CCR時，REF置有效電平
PWM模式2	向下計數：CNT<CCR時，REF置無效電平, CN>=CCR時，REF置有效電平;向下計數：CNT>CCR時，REF置有效電平, CN<=CCR時，REF置無效電平

改變PWM模式1和2，只是改變了REF電平的極性。使用PWM1的正極性和PWM2的反極性是一樣的效果。

5. PWM基本結構

藍色線是CNT的值，黃色線是ARR的值，藍色線從0開始自增，一直增到ARR，也就是99，之后清零繼續自增。

紅色線就是CCR，是我們預設的值。綠色線是電平大小。

當CNT<CCR時，置高電平；CNT>=CCR時，置低電平。CNT溢出時，清零，重新置高電平。

進一步分析，我們發現，電平的占空比是受CCR的值影響的。如果我們的CCR設置的低一些，占空比就小一些；如果CCR設置的高一些，占空比就大一些。

REF是一個頻率可調，占空比也可調的PWM波形。最終經過極性選擇、輸出使能，通向GPIO口。

6. 參數計算

我們回到節5的圖。

• PWM頻率：$Freq=C{K}_{P}SC/(PSC+1)/(ARR+1)$
• 占空比：$Duty=CCR/(ARR+1)$
• 占空比變化步距：$DutyStep=1/(ARR+1)$

我們按高電平第一次回落的點算，此時占空比為 $30 /(99+1) \times 100 % = 30% $

CCR的范圍取決于ARR，因為CCR去到和ARR差不多甚至相等的時候，占空比就是百分之百，這樣便失去了意義。所以CCR需要始終小于ARR。

變化步距是越小越好的，CCR越大越好。這樣代表其變化越細膩。

7. 輸出比較通道（高級）

為了更好地切換MOS管開關狀態，有了死區生成電路。

8. 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。

PWM在此圖中是當一個通信協議來用。

9. 舵機硬件電路

PWM信號線直接接到STM32引腳上就可以，比如PA0。舵機內部有驅動電路。

10. 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（一路四個開關管）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及方向。

ULN2003則一路只有一個開關管，只能控制電機在一個方向轉。

右邊的電路即是H橋電路的基本結構，它是由兩路推挽電路組成的。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，那就是PGND的電源負極。

如果有兩路推挽電路，中間O1和O2接一個電機，左上右下導通，電流就是從左流向右邊；右上和左下導通，電流方向就反過來，從右流向左。H橋可以控制電流流過的方向，從而控制電機正反轉。

11. 電機硬件電路

左邊就是這個電機驅動模塊的硬件電路。

右下角的表中，輸入是IN1、IN2、PWM和STBY。STBY低電平就待機，高電平就正常工作。右邊是輸出，O1、O2和模式狀態。有電壓差電機才會轉，否則就是制動狀態。此外還有正反轉狀態之分，取決于O1和O2的高低電平相對狀態。

要接一個可以輸出大電流的電源.

VM是驅動電壓輸入端，輸入電壓一般和額定電壓保持一致。

VCC不需要大功率，可以和控制器共用一個電源。

GND接系統的負極。隨便一個GND就可以。

AO1和AO2是A路的兩個輸出，其控制端是上面的PWMA、AIN2、AIN1。

PWMA引腳接PWM的信號輸出端，其他兩個引腳可以任意接兩個普通的GPIO口。

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，輸出到電機。從而就能完成低功率控制大功率電路的目的。

BO1和BO2是B路的兩個輸出，其控制端是上面的PWMB、BIN2、BIN1。

STBY如果不需要待機模式的話，可以直接接VCC(3.3V)。