STM32学习笔记(一):输出PWM——HAL库

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前言

本篇文章为个人参考总结所用,如果错误还望指出。
涉及的知识:
1、STM32CubeMx的部分使用
2、PWM原理及常用概念
3、用单片机生成一定频率的PWM

用到的软件及单片机:
1、STM32CubeMx
2、IDE: MDK-Keil软件
3、芯片:STM32F407ZGT6
4、开发板:正点原子探索者
注:不同型号的单片机实现的原理基本相似,F1实现过程同理


一、PWM是什么?

  脉冲宽度调试(PWM),英文“Pulse Width Modulation”,是利用微处理器的数字输出 来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在测量、通信、工控等方面。
PWM的几个重要的参数:
1、PWM的频率
  PWM的频率是指PWM信号中高电平和低电平交替出现的时间周期,也称为PWM周期。它通常以赫兹(Hz)为单位表示,即每秒钟发生多少次PWM周期。例如,一个PWM频率为100Hz的信号的周期为10毫秒,即每10毫秒高电平和低电平各出现一次。
*2、PWM的周期

                    T = 1 / f

  其中T是周期 ,f 是频率。
  例如:如果频率为100Hz,那么其对应的周期就应该是10毫秒。(1 / 100 = 0.01 s = 10 ms),也就是一秒钟有100次PWM周期。
3、占空比
  PWM占空比是指PWM信号高电平状态所占的时间与一个周期内总时间之比,通常用百分比表示。例如,占空比为50%的PWM信号意味着高电平状态和低电平状态各占总周期的一半时间。

  在实际应用中,PWM信号的占空比可以控制输出电压或电流的大小。具体而言,如果将PWM信号输入到一个负载上(例如LED灯或电机),则其平均输出电压或电流将与占空比成正比关系。例如,占空比为80%的PWM信号将为接收器提供更高的平均电压或电流(此时PWM输出电压 = 提供电压 *80%),而占空比为20%的PWM信号将提供更低的平均值。

  在实际应用中,使用PWM占空比来调整输出的大小和强度非常常见。例如,对于LED灯来说,通过改变PWM占空比可以实现明亮度的调节;对于电机来说,通过改变PWM占空比可以实现转速的变化。

  注意: PWM的占空比通常是指正占空比,也就是PWM信号中高电平状态所占时间与一个周期内总时间之比。负占空比则表示低电平状态所占时间与一个周期内总时间之比。
以正占空比为例:
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二、实例

PWM输出

1、CubeMx配置
(1)RCC设置
  设置高速外部时钟HSE,选择外部时钟源,配置完后右边窗口的相应引脚会变成绿色,表明配置完成。
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(2)时钟树配置
  按下图配置好后 回车键进行保存
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(3)SYS配置
  配置成 SWD协议下载和调试
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(4)定时器参数配置
  本次使用的是TIM3的串口1输出PWM,占空比设置成为50%,输出的PWM频率为10KHZ,配置步骤如下(没有提到的部分选择默认即可),配置好后在右边窗口便可观察到对应引脚(PA6)显示绿色,即单片机会通过PA6引脚将配置好的PWM输出。
hal pwm,STM32,stm32,单片机,学习PWM输出频率计算公式:
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  • Tout是PWM的输出频率
  • Ft是定时器的时钟源频率(可以从时钟树上获得,本次测试为84MHZ)
  • ARR是自动重装载寄存器的值,本次设置的数值是84-1
  • PSC是预分频器寄存器的值,本次设置的数值是100-1

本次PWM的输出频率计算结果如下,得出PWM输出频率为10 000Hz,即10KHz:
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  关于该处计算方法讲解可以听一下正点原子该章的讲解,链接放在下面
正点原子 定时器溢出时间计算方法

(4)①先配置工程名、存放存放路径和开发环境。
注意:
Ⅰ、工程名和工程存放路径最好不要带有中文。
Ⅱ、其中"Toolchain/IDE"(编译器和集成开发环境),该选项用于设置在生成代码后使用的编译器和开发环境,以便将代码编译成可执行文件并下载到目标设备上,需要配置成适合自己Keil的版本,本次配置用到的是keil5软件,故配置如下:
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②配置"Code Generator"(“代码发生器。该选项用于通过向用户提供配置界面,自动生成与STM32系列微控制器相关的初始化代码和驱动程序。具体配置如下hal pwm,STM32,stm32,单片机,学习

(5)点击"ENERATE CODE"生成工程,并打开工程。
注意:“打开工程”的前提是你需要安装好MDKARM(本次默认keil5已经安装好)。
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2、代码

(1)代码说明
①生成的代码与CubeMx设置的配置对应
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(2)添加代码
在main.c里面添加一行代码即可输出PWM。
代码如下:

 /* USER CODE BEGIN 2 */
  
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);  /* 开启定时器3通道1的PWM输出 */
  
  /* USER CODE END 2 */

3、现象

  通过示波器观察PA6引脚的PWM波形
占空比为50%
频率为10KHz
周期为100us (微秒)
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3、总结

(1)出现的问题
  CubeMxz生成的代码时钟频率是25MHZ,在此频率下观察到的方波如下:
hal pwm,STM32,stm32,单片机,学习  此时虽然可以生成PWM,但是生成的PWM频率和周期不正确。
改正措施:
①将下图中的25改为8
hal pwm,STM32,stm32,单片机,学习②搜索整个工程的“25000000”,将搜索到的修改为“8000000 ”。
按照上面的步骤修改后就能输出正常的波形。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-653545.html

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