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PWM 基本原理

PWM 是一种通过调节方波信号的占空比（高电平时间与周期的比例）来控制输出功率的技术。在 STM32 中，PWM 主要由定时器和 CCR 寄存器协同实现。

CCR 寄存器的作用

CCR 寄存器存储用于与定时器计数器值进行比较的数值。以定时器 TIMx 为例，其包含多个 CCR 寄存器（CCR1、CCR2 等），分别对应不同的 PWM 输出通道。

PWM 生成过程

1. 定时器计数：定时器从 0 开始递增计数，直到达到自动重载寄存器（ARR）的值，然后重新从 0 开始。
2. 比较过程：在每个计数周期内，定时器会将当前计数值与 CCR 寄存器的值进行比较。
3. 输出控制：根据比较结果，输出引脚的电平会发生相应变化，从而生成 PWM 波形。

PWM 模式

STM32 支持两种 PWM 模式：

• PWM 模式 1：当计数器值小于 CCR 值时，输出高电平；否则输出低电平。
• PWM 模式 2：当计数器值小于 CCR 值时，输出低电平；否则输出高电平。

示例代码

以下是一个配置 TIM3 通道 1 生成 PWM 的示例：

#include "stm32f10x.h"void TIM3_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;// 使能TIM3和GPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 配置PA6为复用推挽输出（TIM3 CH1）GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置TIM3时基TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;          // 自动重载值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;       // 预分频值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;     // 时钟分割TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置TIM3通道1为PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;        // PWM模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  // 使能输出TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                        // 初始占空比为0TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  // 输出极性高TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);// 使能TIM3TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}int main(void)
{// 初始化TIM3，设置PWM频率为50Hz（系统时钟72MHz）TIM3_PWM_Init(19999, 719);  // ARR=19999，PSC=719，频率=72MHz/(720*20000)=50Hz// 设置占空比为50%（CCR值为ARR的一半）TIM_SetCompare1(TIM3, 10000);  // 占空比=10000/20000=50%while(1){// 主循环可以执行其他任务}
}

工作过程解析

• 频率控制：PWM 频率由 ARR 和 PSC 共同决定，公式为：频率 = 定时器时钟 / ((PSC+1)×(ARR+1))。
• 占空比控制：占空比由 CCR 值与 ARR 值的比例决定，公式为：占空比 = CCR / ARR × 100%。
• 波形生成：当计数器值小于 CCR 值时，输出高电平；大于等于 CCR 值时，输出低电平，形成 PWM 波形。

通过修改 CCR 寄存器的值，可以动态调整 PWM 的占空比，从而实现对外部设备（如电机、LED 等）的精确控制。