STM32 定时器(输出模式)

⚙️ ​一、输出模式总览​

STM32定时器的输出比较模式通过比较计数器（CNT）与捕获/比较寄存器（CCRx）的值，控制输出引脚（OCx）的电平状态。六种模式定义如下：

​模式宏​	​触发动作​（CNT = CCRx时）	​输出波形特点​	​典型应用​
TIM_OCMode_Timing	无动作（引脚冻结）	保持原电平	纯定时中断
TIM_OCMode_Active	强制输出高电平​（有效电平）	单次高脉冲	单脉冲生成
TIM_OCMode_Inactive	强制输出低电平​（无效电平）	单次低脉冲	单脉冲生成
TIM_OCMode_Toggle	​电平翻转​	周期为 2×ARR 的方波（占空比50%）	方波时钟源
TIM_OCMode_PWM1	自动生成PWM（见下文详述）	占空比可调（0%-100%）	电机/LED控制
TIM_OCMode_PWM2	自动生成PWM（极性相反）	占空比可调（0%-100%）	电机/LED控制

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🔧 ​二、各模式详解​

1. ​冻结模式​ (TIM_OCMode_Timing)

• ​工作原理​：CNT与CCRx匹配时不改变引脚状态，仅触发中断或DMA请求。
• ​应用场景​：精确计时任务（如周期性传感器采样），无需物理输出。

2. ​单次动作模式​ (TIM_OCMode_Active/Inactive)

• ​工作流程​：
  • Active：匹配时引脚置高，​保持至下次重载或手动修改​。
  • Inactive：匹配时引脚置低，行为同上。
• ​特点​：​仅触发一次电平变化，需手动重置计数器才能再次触发。
• ​应用场景​：生成单脉冲信号（如步进电机单步驱动）。

3. ​翻转模式​ (TIM_OCMode_Toggle)

• ​工作流程​：每次CNT=CCRx时，​引脚电平翻转一次​。
• ​输出波形​：
  • 周期 = 2 × (ARR + 1) / CK_CNT
  • ​固定50%占空比​（例如CCRx设为ARR的一半）。
• ​应用场景​：生成方波时钟（如驱动无源蜂鸣器）。

4. ​PWM模式​ (PWM1/PWM2)

• ​核心区别​：

  ​模式​	​向上计数行为​	​向下计数行为​
  PWM1	CNT < CCRx → 高电平； CNT ≥ CCRx → 低电平	CNT > CCRx → 低电平； CNT ≤ CCRx → 高电平
  PWM2	CNT < CCRx → 低电平； CNT ≥ CCRx → 高电平	CNT > CCRx → 高电平； CNT ≤ CCRx → 低电平

  ​注​：有效电平由TIM_OCPolarity进一步配置。

• ​参数计算​：

  • ​频率​ = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
  • ​占空比​ = CCRx / (ARR + 1)（PWM1模式）。

• ​高级功能​：

  • ​互补输出​（高级定时器TIM1/TIM8）：可生成带死区的互补PWM，用于H桥驱动。
  • ​预装载寄存器​：通过TIM_OCxPreloadConfig()使能，避免占空比更新时的毛刺。

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⚡ ​三、PWM模式的配置示例（STM32F103）​​

以TIM1通道1生成PWM1波形为例：

// 1. 初始化GPIO（PA8为TIM1_CH1）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8,.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP,  // 复用推挽输出.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz
};
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 2. 配置时基单元（72MHz时钟，1kHz PWM）
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBase = {.TIM_Period = 720 - 1,       // ARR = 719 → 周期720.TIM_Prescaler = 0,          // PSC = 0 → 无分频.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up
};
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBase);// 3. 配置PWM模式（占空比50%）
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInit = {.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1,     // PWM模式1.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable,.TIM_Pulse = 360,                  // CCRx = 360 (50%占空比).TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High  // 高电平有效
};
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInit);// 4. 使能高级定时器主输出
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);  // 必需！否则无输出[5](@ref)
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);             // 启动定时器

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⚠️ ​四、模式选择与常见问题​

1. ​模式选择建议​：

   • 电机控制/调光 → ​PWM1/PWM2​
   • 精确时间中断 → ​Timing​
   • 简单方波 → ​Toggle​
   • 单脉冲指令 → ​Active/Inactive​ 。

2. ​关键注意事项​：

   • ​PWM无输出​：检查高级定时器的MOE位（TIM_CtrlPWMOutputs()）。
   • ​占空比异常​：确保CCRx ≤ ARR，否则PWM不生效。
   • ​电平极性混淆​：PWM1+High与PWM2+Low等效，需结合外设需求选择。

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💎 ​总结​

STM32定时器的输出模式覆盖了从基础定时到复杂PWM生成的各类场景：

• ​冻结/单次模式适用于事件驱动型任务；
• ​翻转模式提供简单方波；
• ​PWM模式​（占主导地位）通过硬件自动生成可调占空比信号，结合互补输出和死区插入，可满足电机驱动、电源转换等工业级需求。
  配置时需严格匹配时基参数（ARR/PSC）与极性设置，并善用预装载功能确保波形稳定性。