[嵌入式]STM32之定时器PWM输出

一、什么是定时器

对于stm32f103系列单片机，其定时器是一个通过可编程预分频器驱动的，16位自动装载计数器。

1. 可编程预分频器驱动
2. 计数器是16位的
3. 自动装载

二、STM32中的定时器

三、通用定时器基本原理

1. 位于低速的APB1总线上

2. 16位的，计数值在1到65535之间调节

3. 支持向上、向下和向上/向下（也即中央对齐）3种计数模式；

4. 重装载值自动装载

5. 含有16位可编程预分频器（也即TIMx_PSC寄存器），计数器时钟频率分频系数可以在1到65535之间调节

6. 含有4个独立通道(也即CH1到CH4),每个通道都可以用来：输入捕获、输出比较、pwm生成以及单脉冲模式输出；

7. 可以使用外部信号(TIMx_ETR)控制定时器之间的级联

8. 如下事件发生时产生中断/DMA(6个独立的IRQ/DMA请求生成器）

   • 更新事件，也即计数器向上或向下溢出；
   • 触发事件，也即计数器启动、停止、初始化等；
   • 输入捕获；
   • 输出比较；
   • 支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感器电路
   • 触发输入作为外部时钟，或者按周期的电流管理。

9. 每个通用定时器都是完全独立的，之间不共享任何资源，不会产生相互干扰就制约。

四、时钟系统

1. STM32有5个时钟源：HSI、HSE、LSI、LSE、PLL

   • HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率约为8MHz,精度不高
   • HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者外接时钟源，频率范围为4~16MHz
   • LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率约为40kHz,提供低功耗时钟。WDG
   • LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz石英晶体。RTC
   • PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入可选择HSI2、HSE或者HSE/2。倍频可选择2~16倍，但是其输出频率不超过72MHz

2. 系统时钟 SYSCLK可来源于三个时钟源

   • HS振荡器时钟
   • HSE振荡器时钟
   • PLL时钟

3. STM32可以选择一个时钟信号输出到MCO脚(PA8)上，可以选择为PLL输出的2分频、HSI、HSE、或者系统时钟

4. 有2条总线，AHB总线和APB总线，APB总线又分为低速APB1总线和高速APB2总线

5. 任何一个外设在使用之前，必须首先使能其相应的时钟

五、计数器模式

通用定时器可以使用向上计数、向下计数、中央对齐（向上向下）计数模式。

Tout(溢出时间) = (ARR+1)(PSC+1) / Tclk

六、PWM输出配置步骤

1. 使能定时器3和相关IO口时钟。

   • 使能定时器3时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();
   • 使能GPIOB时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd();

2. 初始化IO口为复用功能输出。函数：GPIO_Init();

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
   

3. 这里我们是要把PB5用作定时器的PWM输出引脚，所以要重映射配置，
   所以需要开启AFIO时钟。同时设置重映射。

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
   GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);
   

4. 初始化定时器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();

   参数	代码	备注
   计数	TIM_Period	arr
   预分频数	TIM_Prescaler	psc
   时钟分割	TIM_ClockDivision	通常用于输入捕获PWM直接等于0
   计数模式	TIM_CounterMode	向上、向下向上/向下

5. 初始化输出比较参数: TIM_OC2Init();

   参数	代码	备注
   选择定时器模式	TIM_OCMode	TIM_OCMode_PWM2
   比较输出使能	TIM_OutputState	ENABLE/DISABLE
   输出极性	TIM_OCPolarity	高/低

6. 使能预装载寄存器： TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

7. 使能定时器。TIM_Cmd();

8. 不断改变比较值CCRx，达到不同的占空比效果:TIM_SetCompare2();