STM32——高级定时器输出指定个数PWM波原理及实战

1.高级定时器简介（TIM8、TIM1）

相比于通用定时器特性：
1）重复计数器
2）死区时间带可编程的互补输出
3）断路输入，用于将定时器的输出信号置于用户可选的安全配置中

2.高级定时器框图

3.重复计数器特性及输出指定个数PWM波实战

4.高级定时器输出指定个数PWM波原理

5.高级定时器输出指定个数PWM实验配置步骤

1，配置定时器基础工作参数 HAL_TIM_PWM_Init()
2，定时器PWM输出MSP初始化 HAL_TIM_PWM_MspInit() 配置NVIC、CLOCK、GPIO等
3，配置PWM模式/比较值等 HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()
4，设置优先级，使能中断 HAL_NVIC_SetPriority()、 HAL_NVIC_EnableIRQ()
5，使能定时器更新中断 __HAL_TIM_ENABLE_IT()
6，使能输出、主输出、计数器 HAL_TIM_PWM_Start()
7，编写中断服务函数 TIMx_IRQHandler()等  HAL_TIM_IRQHandler()
8，编写更新中断回调函数 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback()

6.高级定时器输出指定个数PWM实战

1.通过定时器8通道1实现指定个数PWM输出，用于控制LED1的亮灭
2，配置输出比较模式为：PWM模式1
通道输出极性为：高电平有效
占空比：50%
代码：

6.1 atim.c

#include "./BSP/TIMER/atim.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
//1.声明定时器句柄
TIM_HandleTypeDef  g_timx_npwm_chy_handler;
static uint32_t g_npwm_remain = 0;
/**
 * @brief       高级定时器TIMX 通道Y PWM输出指定个数PWM 初始化函数（使用PWM模式1）
 * @note
 *              高级定时器的时钟来自APB2,而PCLK =168Mhz,我们设置PPRE2不分频
 *              高级定时器的时钟 = 168Mhz
 *              定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
 *              Ft = 定时器工作频率,单位:Mhz
 *
 * @param       arr: 自动重装值
 * @param       psc: 预分频系数
 * @retval      无
 */
//2.配置通用定时器基本工作参数,PWM输出初始化
void atim_timx_npwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)    /* 通用定时器 PWM初始化函数 */  
{
    //4.1定时器输出比较定时器结构体初始化
    TIM_OC_InitTypeDef tim_oc_npwm_chy = {0};
    
    //2.1通用定时器PWM输出初始化
    g_timx_npwm_chy_handler.Instance = ATIM_TIMX_NPWM;                  //定时器x
    g_timx_npwm_chy_handler.Init.Period = arr;
    g_timx_npwm_chy_handler.Init.Prescaler = psc;
    g_timx_npwm_chy_handler.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    g_timx_npwm_chy_handler.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; /* 使能TIMx_ARR进行缓冲 */
    g_timx_npwm_chy_handler.Init.RepetitionCounter = 0;                  /* 重复计数器初始值 */
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_timx_npwm_chy_handler);
    
    
    //5.输出比较配置包，括PWM模式和比较值
    tim_oc_npwm_chy.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;          //输出比较模式 PWM1
    tim_oc_npwm_chy.Pulse = arr/2;                     //设置比较值为自动加载值的一般，则占空比为50%
    tim_oc_npwm_chy.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;   //设置输出比较的极性为高
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_timx_npwm_chy_handler,&tim_oc_npwm_chy,ATIM_TIMX_NPWM_CHY);
    
    //6，使能定时器更新中断
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&g_timx_npwm_chy_handler,TIM_IT_UPDATE);
    
    //7，开启对应PWM通道使能输出并启动计时器
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_timx_npwm_chy_handler,ATIM_TIMX_NPWM_CHY);
 
    
}
//3.定时器PWM输出底层初始化,定时器时钟、引脚时钟使能，引脚复用配置
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef * htm)
{
    //3.1判断是否是TIM14
    if(htm->Instance ==  ATIM_TIMX_NPWM)
    {
         GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
     
        //3.3使能PF引脚口时钟
        ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_CLK_ENABLE();
        
        //3.4使能定时器时钟
        ATIM_TIMX_NPWM_CHY_CLK_ENABLE();
       
       
      //3.2通道y的GPIO初始化
      gpio_init_struct.Pin = ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_PIN;      /* 通道Y GPIO口 */
      gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                /* 复用推挽输出 */
      gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */
      gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */ 
      gpio_init_struct.Alternate =ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_AF; /* 端口复用到TIM8 */ 
      HAL_GPIO_Init(ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);  

      //4 设置优先级、使能中断
      HAL_NVIC_SetPriority(ATIM_TIMX_NPWM_IRQn,1,3); 
      HAL_NVIC_EnableIRQ(ATIM_TIMX_NPWM_IRQn);
    
    }
}


/* 定时器8中断服务函数 */
void ATIM_TIMX_NPWM_IRQHandler(void)
{
    HAL_TIM_IRQHandler(&g_timx_npwm_chy_handler);
}

/* 定时器更新中断回调函数 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{

     if(htim->Instance == ATIM_TIMX_NPWM)  //如果是TIM8
     {
         if(g_npwm_remain)//如果重复计数值大于0,则需要发送PWM波
         {
             ///* 设置重复计数寄存器值为npwm-1, 即npwm个脉冲 */
             ATIM_TIMX_NPWM->RCR = g_npwm_remain - 1;
             //通过软件更新事件,将RCR值缓冲到影子寄存器里面
             HAL_TIM_GenerateEvent(&g_timx_npwm_chy_handler, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE);
             //使能计数器
             __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_npwm_chy_handler);
             //清零
            g_npwm_remain = 0;
         }
         else
         {
            //关闭计数器
             ATIM_TIMX_NPWM->CR1 &= ~(1 << 0);  /* 关闭定时器TIMX，使用HAL Disable会清除PWM通道信息，此处不用 */
         }
     }
}
/**
 * @brief       高级定时器TIMX NPWM设置PWM个数
 * @param       rcr: PWM的个数, 1~2^32次方个
 * @retval      无
 */
void atim_timx_npwm_chy_set(uint32_t npwm)
{
    if(npwm == 0) return ;
    
    g_npwm_remain = npwm;
    //通过软件更新事件,将RCR值缓冲到影子寄存器里面
    HAL_TIM_GenerateEvent(&g_timx_npwm_chy_handler, TIM_EVENTSOURCE_UPDATE);
    //使能计数器
    __HAL_TIM_ENABLE(&g_timx_npwm_chy_handler);

}

6.2 atim.h

#ifndef __ATIM_H
#define __ATIM_H

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"


/******************************************************************************************/
/* 高级定时器 定义 */

 /* TIMX 输出指定个数PWM 定义 
 * 这里输出的PWM通过PC6(TIM8_CH1)输出, 我们用杜邦线连接PC6和PF10, 然后在程序里面将PF10设置成浮空输入
 * 就可以 看到TIM8_CH1控制LED1(GREEN)的亮灭, 亮灭一次表示一个PWM波
 * 默认使用的是TIM8_CH1.
 * 注意: 通过修改这几个宏定义, 可以支持TIM1/TIM8定时器, 任意一个IO口输出指定个数的PWM
 */
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_PORT            GPIOC
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_PIN             GPIO_PIN_6
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_CLK_ENABLE()    do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PC口时钟使能 */
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_GPIO_AF              GPIO_AF3_TIM8

#define ATIM_TIMX_NPWM                          TIM8
#define ATIM_TIMX_NPWM_IRQn                     TIM8_UP_TIM13_IRQn
#define ATIM_TIMX_NPWM_IRQHandler               TIM8_UP_TIM13_IRQHandler
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY                      TIM_CHANNEL_1                               /* 通道Y,  1<= Y <=4 */
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_CCRX                 TIM8->CCR1                                  /* 通道Y的输出比较寄存器 */
#define ATIM_TIMX_NPWM_CHY_CLK_ENABLE()         do{ __HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* TIM8 时钟使能 */

void atim_timx_npwm_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc);   /* 高级定时器 输出指定个数PWM初始化函数 */
void atim_timx_npwm_chy_set(uint32_t npwm);                 /* 高级定时器 设置输出PWM的个数 */

#endif

6.3 main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/TIMER/atim.h"


int main(void)
{
    uint8_t key = 0;
    uint8_t t = 0;
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    
    HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);         /* 设置时钟,168Mhz */
    delay_init(168);                            /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */
    led_init();                                 /* 初始化LED */
    key_init();                                 /* 初始化按键 */
    
    /* 将 LED1 引脚设置为输入模式, 避免和PC6冲突 */
    gpio_init_struct.Pin = LED1_GPIO_PIN;                   /* LED1引脚 */
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;                /* 设置为输入 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;     /* 高速模式 */
    HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);       /* 初始化LED1引脚 */
    
    atim_timx_npwm_chy_init(10000 - 1, 8400 - 1);           /* 20Khz的计数频率,2Hz的PWM频率. */

    ATIM_TIMX_NPWM_CHY_CCRX = 5000; /* 设置PWM占空比,50%,这样可以控制每一个PWM周期,LED1(GREEN)
                                     * 有一半时间是亮的,一半时间是灭的,LED1亮灭一次,表示一个PWM波
                                     */
    atim_timx_npwm_chy_set(5);      /* 输出5个PWM波(控制LED1(GREEN)闪烁5次) */
    
    while (1)
    {
       key = key_scan(0);

        if (key == KEY0_PRES)           /* KEY0按下 */
        {
            atim_timx_npwm_chy_set(5);  /* 输出5个PWM波(控制TIM8_CH1, 即PC6输出5个脉冲) */
        }

        t++;
        delay_ms(10);

        if (t > 50)                     /* 控制LED0闪烁, 提示程序运行状态 */
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();
        }
    }
}