STM32:TIM定时器输出比较(OC)
一、输出比较简介
1、输出比较
OC(Output Comapre)输出比较
输出比较可以通过比较CNT(时基单元)和CCR(捕获单元)寄存器值的关系,来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作,用于输出一定频率的占空比的PWM波形(CC是捕获/比较的意思,R是Register,寄存器的意思),这个捕获/比较寄存器是输入捕获和输出比较共用的,当使用输入捕获时,他就是捕获寄存器,当时用输出比较时,它就是比较寄存器。
每个高级定时器和通用定时器都有4个输出比较通道
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
注:简单来说就是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,输出就会输出对应的置1或置0。
对应的数字电路框图为红圈部分
2、PWM简介
PWM(Pluse 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量,常用于电机控速等领域,也就是说,使用这个PWM波形,是用来等效地实现一个模拟信号的输出,也就是以一个很快的频率,给电机通电、断电,也就使电机维持在一个中等速度
PWM参数:频率=1/Ts 占空比=Ton/Ts 分辨率=占空比变化步距
3、定时器的结构
1、输出比较(OC)通道(通用定时器模块)
图解:在这个图里,左边就是CNT计数器(时基单元模块中的)和CCR1第一路的捕获/比较寄存器 ,他俩进行比较,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的高低电平(REF时reference的缩写,意思是参考信号),然后上面还有个ETRF输入,这是定时器的一个小功能一般不用了解,接着REF信号可以前往主模式控制器,你可以把这个REF映射到主模式的TRGO输出上去,但主要还是下面那一路(极性选择部分),给这个寄存器写0,信号会往上走,就是信号电平不翻转进来啥样出去啥样,写1的话,信号就会往下走,就是信号通过一个非门取反,那输出信号就是输入信号高低电平反转的信号,再往后就是输出使能电路就是选择要不要输出,最后就是OC1引脚,这个引脚就是CH1的通道的引脚。
2、输出比较通道(高级定时器)
右侧为外围电路,则OC1和OC1N为互补输出,分别控制上管和下管的导通和截止
理想情况下,上管导通的瞬间下管要在同一瞬间关闭,但是实际情况下可能会因为器件的不理想导致上管未完全关闭,下管就导通了,出现了短暂的上下管短暂导通的情况,引起器件发热,所以有了死区生成电路,它会在上管关闭的时候延迟一小段,再导通下管,下管导通的时候,延迟一小段,在导通上管。
4、输出模式控制器模式
下图为输出模式控制器可以设置的模式(就是通用定时器的输出模式控制器模块的功能)
1:第一个模式是冻结,描述的实CNT=CCR时,REF保持原态,比如在输出PWM波,突然想暂停一会儿输出,就可以设置成这个模式,高低电平维持在暂停时刻
2:匹配时值置有效电平,匹配时值置无效电平,匹配时值电平翻转,就是CNT=CCR时,REF分别置高电平,低电平,电平翻转,在匹配时值电平翻转模式下,可以产生一个占空比为50%的方波
3:强制为无效电平和强制为有效电平两个模式和冻结模式相似,如果你想暂停波形输出,并且在暂停期间保持低电平或者高电平,那你就可以设置这两个模式
4:PWM2就是PWM1的取反。最常用的就是PWM1模式。
5、PWM 产生原理及输出比较的抽象出来主要模块
首先左上角这里,是时基单元和运行控制的部分,再左边是时钟源选择,这里省略了,配置好时基单元,这里的CNT就可以开始不断地自增运行。
输出比较单元电路最开始,是CCR捕获/比较寄存器,CCR是我们自己设置的,CNT不断自增运行同时他俩还在不断的比较,后面就是输出模式控制器,以PWM1模式为例,在右上角的图中,在CNT还未计数到CCR时,置高电平,大于CCR时,置低电平,当计数到ARR然后归零时,又置高电平,往复循环,且占空比随CCR改变,如果CCR设置的高,那么输出的占空比就大,CCR设置的低一些,占空比就小一些,最后经过极性选择和输出使能就可以输出了。
6、参数计算
注:PWM的频率等于计数器的更新频率
二、外部设备
1、舵机
型号SG90
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,电位器检测输出轴的当前角度,如果大于目标角度,电机会反转,如果小于目标角度,电机会正转最终使输出轴固定在指定角度
2、直流电机
代码部分:
1、PWM驱动LED呼吸灯
初始化步骤
- RCC开启时钟,把我们要用的TIM外设和GPIO外设的时钟打开
- 配置时基单元,包括前面的时钟源选择
- 配置输出比较单元包括CCR的值、极性选择、输出使能
- 配置GPIO(复用推挽输出)
- 运行控制
PWM.C
#include "stm32f10x.h" // Device header
void PWM_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
//对应输出比较的GPIO口配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_InternalClockConfig(TIM2); //用内部72MHZ时钟
选择时基单元的时钟,选择内部时钟,可以不写,因为定时器上电后默认选择内部时钟
//时基单元配置
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //0:不重复计数,高级定时器用的
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
//输出比较模块配置
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //用默认值填充每个TIM_OCInitStruct成员。因为只需要配置部分结构体参数
给结构体赋初始值 里面定义默认给的初始值,防止高级定时器出错
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //PWM1模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出比较极性 high 高级性 极性不翻转 有效电平为高电平
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出比较使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //CCR 指定要加载到捕获比较寄存器的脉冲值
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//PA0口对应第一个输出比较通道OC1
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare1(TIM2, Compare); //设置TIM2捕获Compare1寄存器值。CCR为0,通过setcompare可以设置CCR的值,单独更改通道1的CCR的值
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"
uint8_t i;
int main(void)
{
OLED_Init();
PWM_Init();
while (1)
{
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(i);
Delay_ms(10);
}
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(100 - i);
Delay_ms(10);
}
}
}
其它函数介绍:
输出比较的函数介绍
这四个函数就是配置输出比较模块,一个函数配置一个单元
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
用来给输出比较结构体赋一个默认的值的
void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
//——————————————————————————————————————————————★★★★★★★★★★———————————————————————————————到这里,输出比较的配置基本完成————————————————————————
单独修改CCR寄存器值的函数————————————————————————————————————★★★★★★★★★★——————————————————更改占空比所用到的四个函数—————————————————————————
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
十、重映射(重映像)
使用AFIO复用功能引脚重映射
重映射方式和引脚对应关系 ,选择重映射方式 查看参考手册
GPIO_PartialRemap1_TIM2 //部分重映射1
GPIO_PartialRemap2_TIM2//部分重映射2
GPIO_FullRemap_TIM2//完全重映射
解除调试端口参数:
* @arg GPIO_Remap_SWJ_NoJTRST : Full SWJ Enabled (JTAG-DP + SW-DP) but without JTRST//解除JTRST引脚的复用 PB4------>GPIO
* @arg GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable : JTAG-DP Disabled and SW-DP Enabled//解除JTAG调试端口的复用 PA15、PB3、PB4
* @arg GPIO_Remap_SWJ_Disable : Full SWJ Disabled (JTAG-DP + SW-DP)//把SWD和JTAG的调试端口全部解除掉
把SWD和JTAG的调试端口全部解除掉,5个引脚全部变成GPIO,没有调试功能了,之后st-link下载不进去程序了,只能使用串口下载,下载一个新的没有调试端口的程序,这样才能把调试端口弄回来,这个参数不能乱用
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