【STM32】TIM定时器输出比较

1 输出比较

1.1 输出比较简介

1. OC（Output Compare）输出比较；IC（Input Capture）输入捕获；CC（Capture/Compare）输入捕获和输出比较的单元
2. 输出比较可以通过比较CNT与CCR寄存器值（CCR捕获/比较寄存器）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
3. 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
4. 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

主要是用来输出PWM波形的，PWM波形又是驱动电机的必要条件。

这个CCR是共用的，当使用输入捕获时，它就是捕获寄存器；当使用输出比较时，它就是比较寄存器。在输出比较这里，这块电路会比较CNT和CCR的值，CNT计数自增，CCR是我们给定的一个值，当CNT大于CCR、小于CCR、等于CCR时，输出就会置1，置0，置1，置0，这样就可以输出一个电平不断跳变的PWM波形了。

1.2 PWM简介

PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制

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

1.3 输出比较通道

通用定时器的输出比较部分电路

对应的是

 最后通过TIMx_CH1输出到GPIO引脚上。

左边是CNT计数器和CCR1第一路的捕获/比较寄存器；它俩比较，当CNT > CCR1 或者 CNT = CCR1时，就会给输出模式控制器传一个信号，然后输出模式控制器就会改变它输出OC1REF（reference参考信号）的高低电平；接下来可以把OC1REF映射到主模式的TRGO输出上去；不过REF的主要去向还是走下面。

这是一个极性选择，给这个寄存器写0，信号就会往上走，就是信号电平不反转；写1的话，信号就会往下走，信号会通过一个非门取反，输出的信号就会发生反转。最后就是OC1引脚，这个引脚是CH1通道的引脚，在引脚定义中就可以具体知道是哪个GPIO了。

输出模式控制器的工作：输出比较模式，通过寄存器来配置。

模式	描述
冻结	CNT=CCR时（无效），REF保持为原状态
匹配时置有效电平	CNT=CCR时，REF置有效电平（高电平），一次性的
匹配时置无效电平	CNT=CCR时，REF置无效电平（低电平），一次性的
匹配时电平翻转	CNT=CCR时，REF电平翻转
强制为无效电平	CNT与CCR无效，REF强制为无效电平。在暂停期间保持高电平
强制为有效电平	CNT与CCR无效，REF强制为有效电平。在暂停期间保持低电平
PWM模式1	向上计数：CNT时，REF置有效电平，CNT≥CCR时，REF置无效电平 向下计数：CNT>CCR时，REF置无效电平，CNT≤CCR时，REF置有效电平
PWM模式2	向上计数：CNT时，REF置无效电平，CNT≥CCR时，REF置有效电平 向下计数：CNT>CCR时，REF置有效电平，CNT≤CCR时，REF置无效电平

（1）冻结模式：输出暂停；

（2）匹配时置有效电平、匹配时置无效电平、匹配时电平翻转：有效/无效电平一般是高级定时器的说法；简单理解有效电平是高电平，无效电平是低电平。

（3）PWM模式

PWM模式2是PWM模式1的取反。

1.4 PWM基本结构

 左上角是时基单元和控制部分，输出PWM暂时不需要中断。下面就是输出比较单元了，总共有4路。输出比较单元的最开始，是CCR捕获/比较寄存器，CCR是我们自己设定的，CNT不断自增运行，同时它俩还在不断比较，后面是输出模式控制器（PWM模式1）。

蓝色线是CNT的值，黄色线是ARR的值，CNT（蓝色线）从0开始自增，一直增到ARR的值，之后清零继续自增。在这个过程中再设置一条红线（CCR的值），之后再执行【CNT

CNT

1.5 参数计算

PWM频率：  Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

对应着计数器的一个溢出更新周期，PWM的频率等于计数器的更新频率。

PWM占空比：  Duty = CCR / (ARR + 1)

PWM分辨率：  Reso = 1 / (ARR + 1)

输出一个频率为1KHz，占空比可以任意调控，切分辨率为1%的PWM波形

Reso = 1 / (ARR + 1) = 1% =====》ARR = 99

Duty = CCR / (ARR + 1) = CCR / 100  =====》 CCR = [0, 100]

Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1) = 1000 =====》 CK_PSC / (PSC + 1) = 100000

1.6 舵机简介

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信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms

大概的执行逻辑：PWM信号输入到控制板，给控制板一个指定的目标角度，然后电位器会检测输出轴的当前角度；如果大于目标角度，电机就会反转；否则正转。最终使输出轴固定在指定角度。

1.6.1 舵机硬件电路

1.7 直流电机

直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转

直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作

TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向

1.7.1 硬件电路

看图和引脚说明，很清晰。

STBY引脚是待机控制引脚。如果接GND，芯片就不工作，处于待机状态；如果接逻辑电源VCC，芯片就正常工作。

看手册

强置输出模式：CNT和CCR无效，REF强制为高和低的那两种模式

输出比较模式：CNT=CCR时，REF冻结、置高、置低、反转那四种模式

PWM 模式：CNT > CCR或者CNT < CCR时，REF置高或者置低的那两种模式。