[019] [STM32] 利用定时器输出比较模式的翻转功能实现不同占空比和频率的PWM输出

MCU型号：STM32F103RCT6

1 原理概述

利用定时器输出比较模式的翻转功能来输出PWM，即当CNT计数到CCR时，翻转一次OCx电平：

注意：不能使能输出比较预装载功能，否则向CCR寄存器写入值是不会立即生效，需要等待下次更新事件触发时才生效。

2 CubeMX配置

配置TIM3_CH1通道：

• 选择TIM_CLK为内部时钟源（pclk2），同时设置CH1通道为输出比较模式
• 将PSC设为71，即用1M频率去计数
• 自动重装载值ARR设为最大
• 输出比较模式设为翻转模式
• Pulse即CRR寄存器值，默认为0即可，后面软件编程修改
• Output compare preload输出比较预装载：disable（修改CCR值立即生效）

使能定时器中断：

3 HAL库编程实现

• 设置输出频率和占空比

uint16_t period_val, duty_val;
void compare_pwm_set(uint32_t freq, uint8_t duty)
{
	period_val = 1000000 / freq;
	duty_val = period_val * duty / 100;
	htim3.Instance->CCR1 = period_val;
}

• 输出比较回调函数

void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint8_t pwm_flag = 1;
	if (htim == &htim3)
	{
		if (pwm_flag)
			htim3.Instance->CCR1 += duty_val;
		else
			htim3.Instance->CCR1 += period_val - duty_val;
		pwm_flag = !pwm_flag;
	}
}

第一次进入输出比较回调函数时，由于定时器翻转前的电平为低电平，因此会翻转为高电平，因此先将CCR1 寄存器值设为脉宽值，即高电平持续时间

第二次进入输出比较回调函数时，将先前的高电平翻转为低电平，因此将CCR1值设为period_val - duty_val，即低电平持续时间

• 启动定时器输出比较功能

int main(void)
{
	[...]
    MX_TIM3_Init();
	compare_pwm_set(100000, 30);
	HAL_TIM_OC_Start_IT(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
    while (1)
    {
    }
}

测试结果：

周期10us换算为频率即为100000HZ。

注意：由于最大计数频率为1MHZ，此时100KHZ的频率已为极限值，因为period_val为10，即此时占空比的精度已达到了10%，对于不能被10整除的占空比已无法实现了。

period_val = 1000000 / freq
duty_val = period_val * duty / 100

例如将占空比修改为35%compare_pwm_set(100000, 35)：

最终结果还是30%。

如果需要再提高频率，可以减小PSC数值，把计数频率提上去。

END