STM32的PWM波动态调频和调占空比

STM32的PWM波动态调频和调占空比
以TIM3_CH1为例
(1)定时器工作原理
定时器的时基单元包含三个部分:①自动装载寄存器(TIMx_ARR),②预分频器寄存器 (TIMx_PSC),③计数器寄存器(TIMx_CNT)。设置自动装载值,预分频器根据所设置的分频系数(1-65536)对定时器所选择的时钟源进行分频,分频后的频率驱动计数器。计算器开始计数,当计数器达到自动装载值时,重新开始计数!
以秒表举例:时钟源是秒针,经过60分频后的频率变成分针,分针一分钟一分钟的增加,当分针数达到60时,又从零开始计数。在这个例子中,秒针是时钟源,第一个60就是预分频器设置的值,第二个60就是自动装载寄存器设置的值。
(2)PWM波工作原理
PWM波就是一串周期性的高低电平信号,不过高低电平持续时间可调。当以定时器为驱动时,定时器的计数频率就是PWM波的频率,然后根据TIMx_CCRx设置的值和定时器计数器当前的数值TIMx_CNT比较大小,根据比较结果输出高低电平。比较结果和高低电平之间的关系就是我们设置的PWM对齐方式。
同样以上文的秒表举例,如果我们设置为边沿对齐的向上计数模式,当我们设置的值为30时,分针数每次加一都和30比较,比30小则输出高电平,反之低电平。
(3)PWM波调频和调占空比的实现方式
1、调节占空比:只要根据设置的TIMx_ARR寄存器的值和所需要的占空比设置TIMx_CCRx寄存器的值即可。例如:TIMx_ARR的值为100,需要占空比为50%,则设置TIMx_CCRx的值为50即可。
2、调频:
①更改预分频器的值,改变计数器的频率
如下图:摘自STM32F1xx的中文参考手册

STM32的PWM波动态调频和调占空比
如图:
当预分频系数为1时,一个定时器时钟周期就是一个时钟源周期,在F8-FC之间,一个定时器周期,计数器加一。
当预分频系数为4时,一个定时器时钟周期就是4个时钟源周期,在00-01之间,一个定时器周期,即4个时钟源周期,计数器加一。
②计数器频率一定时,改变TIMx_ARR的值。计数器频率一定,计数到100之后从零开始肯定比计数到1000从零开始更快。
如下图:摘自STM32F1xx的中文参考手册
STM32的PWM波动态调频和调占空比
如图:设置了TIMx_ARR寄存器之后要通过设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位使之生效
(4)PWM波调占空比和调频程序源码以及KEIL MDK5的仿真图
1、TIM3_CH1初始化程序

 1 void    TIM3_CH1_Init(u32 fcount)
 2 {
 3      TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM3_CH1;
 4     TIM_OCInitTypeDef TIM3_OC_PWM;
 5     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
 6     
 7     TIM3_CH1.TIM_Period=fcount;  //自动重载值
 8     TIM3_CH1.TIM_Prescaler=71;  //分频系数
 9     TIM3_CH1.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
10     TIM3_CH1.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
11     
12     TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM3_CH1);
13     
14     
15     TIM3_OC_PWM.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
16     TIM3_OC_PWM.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
17     TIM3_OC_PWM.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;
18     TIM3_OC_PWM.TIM_Pulse=(fcount/2);//占空比为50%
19     TIM_OC1Init(TIM3,&TIM3_OC_PWM);
20     
21     TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
22     TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);
23     TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
24     
25 }

 

2、调节占空比:
在STM32F103中有封装好的调节占空比的函数TIM_SetCompare1();直接调用即可。
TIM_SetCompare1()的函数介绍如下图
STM32的PWM波动态调频和调占空比
程序如下:

 1 int main()
 2 {
 3     SystemInit();
 4     led_init();
 5     systick_init(72);
 6     TIM3_CH1_Init(100);
 7     while(1)
 8     {
 9         u8 i;
10         for(i=10;i<=100;i+=10)
11         {
12             delay_us(5);
13             TIM_SetCompare1(TIM3,i);
14         }
15     }
16 }

 

仿真结果如下图:
随着时间增加,PWM波的占空比在增大。
STM32的PWM波动态调频和调占空比
3、调节频率:
①通过更改预分频器的值,改变计数器的频率的方式改变PWM波的频率
在STM32F103中有封装好的调节预分频器的函数 TIM_PrescalerConfig();直接调用即可。
TIM_PrescalerConfig()的介绍以及参数形式如下图
STM32的PWM波动态调频和调占空比
程序如下:

 1 int main()
 2 {
 3     SystemInit();
 4     led_init();
 5     systick_init(72);
 6   TIM3_CH1_Init(100);
 7     while(1)
 8     {
 9         
10         u8 i,j;
11         u32 fre=100,psc;
12         for(i=1;i<=6;i++)
13         {
14             psc=720000/fre;//更改后的分频系数
15             j=5*i;
16             TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
17             delay_ms(j);
18             TIM_PrescalerConfig(TIM3,psc-1,TIM_PSCReloadMode_Immediate);
19             TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
20             delay_ms(50);
21             fre=5*fre;
22         }
23      }
24 }

 

仿真结果如下图:
PWM波的频率明显增加了,如果放大了看,频率正好是按照设置的5倍增加的
STM32的PWM波动态调频和调占空比
②通过改变TIMx_ARR的值,调节PWM波的频率
程序如下:

 1 int main()
 2 {
 3     SystemInit();
 4     led_init();
 5     systick_init(72);
 6   TIM3_CH1_Init(100);
 7     while(1)
 8     {
 9         delay_ms(500);
10         TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
11         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,DISABLE);
12         delay_ms(5);
13         TIM3->ARR=0x2710;//计数到10000在归零重新计数
14         TIM3->CCR1=0x1388;//保持占空比为50%
15         TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);
16         TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
17         delay_ms(500);
18     }
19 }

 

仿真结果如下:
STM32的PWM波动态调频和调占空比

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