STM32的PWM波动态调频和调占空比

以TIM3_CH1为例

（1）定时器工作原理

定时器的时基单元包含三个部分：①自动装载寄存器（TIMx_ARR），②预分频器寄存器 (TIMx_PSC)，③计数器寄存器(TIMx_CNT)。设置自动装载值，预分频器根据所设置的分频系数（1-65536）对定时器所选择的时钟源进行分频，分频后的频率驱动计数器。计算器开始计数，当计数器达到自动装载值时，重新开始计数！

以秒表举例：时钟源是秒针，经过60分频后的频率变成分针，分针一分钟一分钟的增加，当分针数达到60时，又从零开始计数。在这个例子中，秒针是时钟源，第一个60就是预分频器设置的值，第二个60就是自动装载寄存器设置的值。

（2）PWM波工作原理

PWM波就是一串周期性的高低电平信号，不过高低电平持续时间可调。当以定时器为驱动时，定时器的计数频率就是PWM波的频率，然后根据TIMx_CCRx设置的值和定时器计数器当前的数值TIMx_CNT比较大小，根据比较结果输出高低电平。比较结果和高低电平之间的关系就是我们设置的PWM对齐方式。

同样以上文的秒表举例，如果我们设置为边沿对齐的向上计数模式，当我们设置的值为30时，分针数每次加一都和30比较，比30小则输出高电平，反之低电平。

（3）PWM波调频和调占空比的实现方式

1、调节占空比：只要根据设置的TIMx_ARR寄存器的值和所需要的占空比设置TIMx_CCRx寄存器的值即可。例如：TIMx_ARR的值为100，需要占空比为50%，则设置TIMx_CCRx的值为50即可。

2、调频：

①更改预分频器的值，改变计数器的频率

如下图：摘自STM32F1xx的中文参考手册

如图：

当预分频系数为1时，一个定时器时钟周期就是一个时钟源周期，在F8-FC之间，一个定时器周期，计数器加一。

当预分频系数为4时，一个定时器时钟周期就是4个时钟源周期，在00-01之间，一个定时器周期，即4个时钟源周期，计数器加一。

②计数器频率一定时，改变TIMx_ARR的值。计数器频率一定，计数到100之后从零开始肯定比计数到1000从零开始更快。

如下图：摘自STM32F1xx的中文参考手册

如图：设置了TIMx_ARR寄存器之后要通过设置TIMx_CR1寄存器的ARPE位使之生效

（4）PWM波调占空比和调频程序源码以及KEIL MDK5的仿真图

1、TIM3_CH1初始化程序

void TIM3_CH1_Init(u32 fcount)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM3_CH1;

TIM_OCInitTypeDef TIM3_OC_PWM;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

TIM3_CH1.TIM_Period=fcount;  //自动重载值

TIM3_CH1.TIM_Prescaler=71;  //分频系数

TIM3_CH1.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;

TIM3_CH1.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM3_CH1);

TIM3_OC_PWM.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;

TIM3_OC_PWM.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;

TIM3_OC_PWM.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;

TIM3_OC_PWM.TIM_Pulse=(fcount/2);//占空比为50%

TIM_OC1Init(TIM3,&TIM3_OC_PWM);

TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

2、调节占空比：

在STM32F103中有封装好的调节占空比的函数TIM_SetCompare1()；直接调用即可。

TIM_SetCompare1()的函数介绍如下图

程序如下：

int main()

{

SystemInit();

led_init();

systick_init(72);

    TIM3_CH1_Init(100);

while(1)

{

u8 i;

for(i=10;i<=100;i+=10)

{

delay_us(5);

TIM_SetCompare1(TIM3,i);

}

    }

}

仿真结果如下图：

随着时间增加，PWM波的占空比在增大。

3、调节频率：

①通过更改预分频器的值，改变计数器的频率的方式改变PWM波的频率

在STM32F103中有封装好的调节预分频器的函数 TIM_PrescalerConfig()；直接调用即可。

TIM_PrescalerConfig()的介绍以及参数形式如下图

程序如下：

int main()

{

SystemInit();

led_init();

systick_init(72);

  TIM3_CH1_Init(100);

while(1)

{

u8 i,j;

u32 fre=100,psc;

for(i=1;i<=6;i++)

{

psc=720000/fre;//更改后的分频系数

j=5*i;

TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);

    delay_ms(j);

    TIM_PrescalerConfig(TIM3,psc-1,TIM_PSCReloadMode_Immediate);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

delay_ms(50);

fre=5*fre;

}

     }

}

仿真结果如下图：

PWM波的频率明显增加了，如果放大了看，频率正好是按照设置的5倍增加的

②通过改变TIMx_ARR的值，调节PWM波的频率

程序如下：

int main()

{

SystemInit();

led_init();

systick_init(72);

  TIM3_CH1_Init(100);

while(1)

{

delay_ms(500);

TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,DISABLE);

delay_ms(5);

TIM3->ARR=0x2710;//计数到10000在归零重新计数

TIM3->CCR1=0x1388;//保持占空比为50%

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

delay_ms(500);

    }

}

仿真结果如下：