【江科大】STM32:(超级详细)定时器输出比较

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猴君
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输出比较单元

  • 名词解释
    IC input capture 输入捕获
    OC outpucompare 输出比较
    CC capture compare 输入捕获和输出比较的单元
    OC(Output Compare)输出比较 :用来输出PWM波形

特点

  • 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(用于驱动三相无刷电机)
    通用定时器:均有4个通道

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高级定时器:均有4个通道

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PWM简介

PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制

  • 必须是在具有惯性的系统中,可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要的模拟参量,常应用于电机控速等领域
    PWM参数:
    频率 = 1 / TS
    占空比 = TON / TS
    分辨率 = 占空比变化步距
    (PWM的频率在几千到几十KHZ就已经很快了)(分辨率 表示占空比的精细程度)
  1. TON:高电平的时间
  2. TS:一个周期的时间
    (频率 = 1 / TS 可以看出周期越大,那么频率就越小,就越平稳。
    占空比 = TON / TS)
    TON/TS:高电平相对整个周期的比例
    如果TON = 20% 那么低电平就是80%,占空比越大,等效的模拟电压就越接近于高电平。

(PWM调光,通过高频点亮熄灭,点亮熄灭来实现对灯光强弱的控制,只要闪的够快就发现不了是正常的还是没有的)

原因:LED熄灭时,由于人眼的余辉和视觉暂留现象,LED不会立刻熄灭,过一小段才会熄灭,电机也是因为惯性过一会才会停下来
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输出比较通道

极性选择:就是选择要不要把高低电平反转一下
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PWM基本结构

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占空比和CCR值有关
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基本定时器

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参数计算

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  1. PWM输出的通道口时CH1
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  2. 根据引脚定义表,得出GPIO口时PA0 在这里插入图片描述
  3. 输出模式选用复用推挽输出,原因是采用定时器来进行输出控制
  4. CCR的值
    根据PWM频率
    Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) :
    72MHZ/(PSC+1)/(ARR+1) = 1000
    PSC+1 =72000000/1000000=720HZ
    PWM占空比:
    Duty = CCR / (ARR + 1) CCR/(ARR+1) = 50% --》 CCR = 50
    PWM分辨率:
    Reso = 1 / (ARR + 1) 1/(ARR+1) = 1% --》ARR+1 = 100
    分辨率是自己给的

捕获/比较通道的输出部分

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对于普通的推挽输出:引脚的控制权来自于输出数据寄存器,来进行输出控制
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而想要定时器来控制引脚就需要使用复用开漏推挽输出。(定时器属于片上外设)
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  • 重复次数计数器:
    实现每隔几个周期再更新一次。之前是,每个周期都更新,对更新信号再分频
  • DTG:死区生成电路,防止电流直通
  • RK刹车输入功能:给电机驱动提供安全保证。如内部时钟失效,控制电路会自动切断电路
  • AFIO:端口重映射
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如果要重定义某个端口:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//给AFIO使能 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);  //重映射 把CH1的PA0换到PA15 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable ,ENABLE);//关闭PA15的调试端口的功能 

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详细介绍如下:

  1. RCC 把GPIO,TIM外设的时钟打开
  2. 配置时基单元
  3. 配置输出比较单元,时钟源选择
  4. 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
  5. 配置GPIO ,配置为复用推免
  6. 运行控制,启动计数器
 	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//给TIM2使能 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//给GPIO使能 	 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_AF_PP;  //由于定时器属于片上外设,所以采用复用推挽输出, 	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   //根据引脚表的出CH_1所在引脚时PA0 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); 	 	TIM_InternalClockConfig(TIM2); //选择内部时钟   给时基单元提供时钟 	 	//时基单元 	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //每一个时钟后面都会加一个滤波器, 	                                                          //作用就是为是信号更加稳定,使用的采样的方式, 	                                                          //在输入的脉冲中采样,按照n/f,因此采样系数越大,延迟越大 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数方式,递增 	 	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 100-1;  //ARR =100  	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 720-1;  // psc = 720 	                                               //预分频器,72MHZ进行7200分频 , 	                                               //72000/7200 = 10KHZ    1ms = 1KHZ   	                                               //10KHZ下记10000个数   10000/10000HZ = 1S 	                                                                   //  f = 1/t  	TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;  //重复计数器(高级定时器才有)   TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);        //配置比较输出模块 	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct; 	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);//给结构体赋初始值 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式                                                   //TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ;  //带N的都是高级定时器才用的                                                   //TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ; 	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //输出比较极性                                                   //TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ; 	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //使能输出状态 	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 50;//CCR的值 	 	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);   	 	//运行控制,所有的模块配置完毕,启动时基单元 	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);   //如果要使用高级定时器,就需要把TIM2改为TIM1,那么结构原来用不到的成员。就需要用到,这些成员又没有赋值, 	//这个时候就会出现奇怪的问题,如果把初始化函数放在的程序第一行没有问题,初始化函数前面出现了其他的代码,那么4路PWM就会有3路不能输出。这竟然和初始化函数在那一行有关。 	//原因是,没有给结构体配置完整,也没有给结构体赋初始值。所以要用到structInit()函数,给结构体赋初始值。 

舵机介绍

舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
输入PWM(可当作一种输出协议)信号要求:周期为20ms,高电平宽度为0.5ms~2.5ms
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  • PWM输入到控制板,给控制板一个指定的目标角度,然后这个电位器检测当前的输出角度,如果大于目标角度,电机就会反转

硬件电路

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void Servo_Init(void) { 	PWM_Init(); }  void Servo_SetAngle(float Angle) { 	//0  500    	//180  2500       度数      	PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500); } 

PWM驱动舵机
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直流电机介绍:

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直流电机驱动代码

1.RCC使能GPIO
2.选择时钟,给定时器单元使能
3.配置时基单元(也就是计数模块)
4.配置输出比较模块
5.启动时基单元
6.逻辑函数

选用的是通用定时器TIM2,
由于直流电机上的PWMA连接的是PA2口,根据引脚定义表。PA2对应的时钟通道是TIM2_CH3.
所以在选择输出比较通道时,选择初始化3通道。TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);

void Motor_Init(void) { 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出模式,高低电平均可以亮     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; 	  //方向控制角 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz; 	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);  	 	 	PWM_Init(); }  void Motor_SetSpeed(uint8_t speed) { 	if(speed >= 0) 	{ 		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);  //给端口4给高 5给低 正转 		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5); 		PWM_SetCompare3(speed);      //给PWM设置CCR的值 捕获比较值,根据不同CCR的值,得到PWM波也不同,输出的速度自然不同 	}     	else 	{ 		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);   //给端口4给低 5给高 反转 	    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5); 		PWM_SetCompare3(-speed); 	} } 

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输出比较(库函数)

//配置输出比较单元 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); void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);   //配置强制输出模式 //如果暂停输出波形并且强制输出高/低电平,强制设置高电平,和设置100%占空比是一样的 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); 

请添加图片描述

//用来单独设置输出比较的极性,带N的就是高级定时器,互补通道的配置,OC4没有互补通道,所以没有OC4N的函数。 void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity); void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity); //用来单独修改输出使能函数 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); //单独修改选择输出比较模式 void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode); //用来单独修改CCR寄存器值的函数 ,更改占空比 (掌握) 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); 
//这个函数仅再高级定时器使用!!!!!!,在使用高级定时器输出PWM时,需要调用这个函数使能主输出,否则PWM将不再正常输出 void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);  

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