10-CubeMx+Keil+Proteus模擬STM32 -PWM

来源:https://www.cnblogs.com/sheepeach/archive/2022/05/12/STM32F103_PWM.html
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本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》 源代碼:https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6 項目要求 實現呼吸燈的效果:D1為長亮LED,D2為呼吸燈,通過PWM的方式實現D2亮→滅→亮→滅……的漸變效果,一次變化 ...


本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》
源代碼:https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6

項目要求

實現呼吸燈的效果:D1為長亮LED,D2為呼吸燈,通過PWM的方式實現D2亮→滅→亮→滅……的漸變效果,一次變化周期為1秒。

硬體設計

  1. 第一節的基礎上,在Proteus中添加電路如下圖所示。其中我們還添加了一個示波器OSCILLOSCOPE。

  2. PWM(Pulse Width Modulation, 脈衝寬度調製)技術就是對固定周期脈衝波形的高電平寬度進行調節,在一個脈衝周期內高電平持續時間所占的比例我們稱之為占空比。高電平不同,脈衝信號波形的平均電壓不同,脈衝信號波形的平均電壓與占空比D、電平電壓U之間的關係為:\(\overline U=DU\)。PWM可以用於直流電動機調速、開關電源、LED亮度調節等領域。在這裡我們就是利用PWM對LED燈的亮度進行調節,從而實現呼吸燈的效果。

  3. 時鐘頻率採用預設的8MHz,我們不妨設置PSC為79,ARR為99,那麼此時可以計算出TIM3的計數脈衝周期為\(T_{CNT}\)為10\(\mu s\),定時器一次溢出時間\(T_{OUT}\)為1ms。
    還需要計算PWM信號的占空比:如圖所示,定時器從0開始向上計數到ARR的值,溢出後自動複位開始新一輪計數。我們只需要設定CCRx寄存器的值,當定時器計數值在0-CCRx時,PWM信號輸出有效電平,當定時器計數值在CCRx-ARR之間時翻轉電平……周而複始,那麼CCRx的值就決定了PWM信號的占空比。

  4. 打開CubeMX,建立工程,我們在本項目中採用定時器3。普通定時器TIM3的4路PWM輸出通道TIM3_CH1~TIM3_CH4分別對應PC6-PC9引腳,我們將PC6配置為GPIO_Output,用於驅動長亮LED,將PC7配置為TIM3_CH2,使能TIM3-CH2的PWM信號輸出功能,由PC7驅動呼吸燈。

    隨後對定時器進行設置:點擊“Categories”中的“Timer”列表,選中“TIM3”。在“TIM3 Mode and Configuration”視窗中設置“Clock Source”為Internal Clock,Channel2設置為PWM Generation CH2,設置“PSC”為79,“Counter Period”為99

    隨後進行通道2的PWM信號生成設置“PWM Generation Channel 2”:設置Mode為PWM mode 1(即噹噹前計數值<CRRx時輸出有效電平),設置“CH Polarity”為Low(即有效電平為低電平)。

    接下來點擊“Clock Configuration”進入時鐘配置界面,這裡我們採用預設設定的8MHz。

  5. 點擊“Generator Code”生成Keil工程。

軟體編寫

  1. 本次我們需要實現PWM輸出實現呼吸燈效果,需要用到PWM相關函數,其API文檔如下:
    HAL_TIM_PWM_Start 定時器運行並輸出PWM函數

    巨集定義__HAL_TIM_SET_COMPARE 給定時器設定通道x的捕獲比較寄存器(CRRx)的值,該巨集定義可以在“stm32f1xx_hal_tim.h”文件中找到

  2. 點擊“Open Project”在Keil中打開工程,雙擊“main.c”文件。

  3. 首先我們需要在main函數中初始化並運行定時器3 通道2 PWM函數的輸出。
    我們首先在main.c文件的main函數中初始化定時器。

    /* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);  //定時器2運行併在通道2輸出PWM函數
    /* USER CODE END 2 */
    

    然後,在while(1)中插入代碼如下,不斷設定PWM輸出的占空比,從而實現呼吸燈的效果

    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
      uint8_t i;  //迴圈變數
      for(i=0; i<=100; i+=4)  //一次迴圈時間  100/4*20ms = 500ms  漸弱
      {
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, i);  //賦予定時器TIM3的CRR2寄存器的值為i
        HAL_Delay(20);
      }
      for(i=100; i>=0; i-=4)  //一次迴圈時間  100/4*20ms = 500ms  漸強
      {
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, i);  //賦予定時器TIM3的CRR2寄存器的值為i
        HAL_Delay(20);
      }
    /* USER CODE END WHILE */
    
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    }
    /* USER CODE END 3 */
    

聯合調試

  1. 點擊運行,生成HEX文件。
  2. 在Proteus中載入相應HEX文件,點擊運行,LED燈1長亮,LED燈2呈現呼吸燈燈狀態。觀察示波器,可以看到通道B波形的占空比不斷改變,且占空比不同的時候,LED燈2的亮度也不同。
    占空比為0,LED燈2不亮

    占空比較小,LED燈2亮度低

    占空比較大,LED燈2亮度高

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