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STM32定时器2使用教程

文章目录

  • 前言
  • 一、介绍部分
  • 输出比较简介
  • PWM简介
  • 通用输出比较通道
  • 输出比较模式
  • PWM基本结构
  • 公式
  • 外设介绍
  • 舵机简介
  • 硬件电路
  • 直流电机简介
  • 硬件电路
  • 引脚及定义
  • 二、实例部分
  • PWM驱动呼吸灯
  • 连接电路
  • 配置PWM以及定时器
  • PWM驱动舵机
  • 连接线路
  • 代码实现
  • PWM驱动直流电机
  • 连接电路
  • 代码实现
  • 重点
  • PWM公式
  • 直流电机引脚定义以及正反转原理
  • 相关函数
  • 根据手册了解不同计数器所含引脚的重映射范围

    • 前言

    这部分主要了解定时器的输出比较，了解计数器与捕获比较寄存器的关系，了解PWM原理并使用PWM驱动直流电机、舵机。

    一、介绍部分

    输出比较简介


    对应这部分

    PWM简介

    通用输出比较通道

    输出比较模式

    PWM基本结构

    公式

    外设介绍

    舵机简介

    硬件电路

    直流电机简介

    硬件电路

    引脚及定义

    二、实例部分

    PWM驱动呼吸灯

    连接电路

    配置PWM以及定时器

    使用了重映射，将原本的PA0端口映射到了PB3端口，相关功能表如下

    PWM.c如下：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void){
	// 初始化时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	// 引脚重映射配置（部分重映射），PA1映射到PB3
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
	// 解除JTA调试功能，使这些端口变为普通IO口
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
	
	// 配置LED所在端口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;		// 服用推挽输出
	// GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		// 50Hz翻转速度
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

	
	// 使用内部时钟（默认）
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	// 配置事间基础（时基单元）
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
	// 时钟分频
	TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	// 计算模式
	TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	// 重载值（有1的偏差）<计数值> ARR
	TIM_InitStructure.TIM_Period = 100-1;
	// 预分频（有1的偏差）<频率> PSC
	TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 720-1;
	// 重复计数器（不使用）
	TIM_InitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_InitStructure);
	
	//初始化输出比较
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ;
	// 初始这个结构体，以免因为没有配置高级定时器相关的值而产生问题
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
	// PWM1模式
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	// PWM高电平时有效
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	// 输出使能
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	// CCR，用于控制占空比的值
	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 10;
	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
	
	// 启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

// 修改占空比
void PWM_SetCCR(uint16_t Compare){
	TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);

}

    主函数main.c如下：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"

uint8_t i;
int main(void)
{
	OLED_Init();
	PWM_Init();
	OLED_ShowString(1,3,"better");
	while (1)
	{
		for(i=0;i<100;i++){
			PWM_SetCCR(i);
			Delay_ms(50);
		}
		for(i=100;i>0;i--){
			PWM_SetCCR(i);
			Delay_ms(50);
		}
	}
}

    PWM驱动舵机

    连接线路

    代码实现

    和呼吸灯基本一致，只需要对角度部分设计好适合的分频（PSC）、重载值(ARP)、与PWM比较值(CCR)，由于舵机需要的周期为20ms，所以PWM频率应为1/0.002=50Hz（注意单位），然后50 = 7200000 / PSC / ARP，这里设置PSC = 72，所以ARP = 1000000/50 = 20000，舵机的可变输入信号范围为0.5ms~2.5ms，也就是（500 ~ 2500）us，所以CCR的范围设置在500 ~ 2500之间，然后与角度计算

    PWM.c内容如下：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void){
	// 初始化时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	
	// 配置LED所在端口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;		// 服用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		// 50Hz翻转速度
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

	
	// 使用内部时钟（默认）
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	// 配置事间基础（时基单元）
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
	// 时钟分频
	TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	// 计算模式
	TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	// 重载值（有1的偏差）<计数值> ARR
	TIM_InitStructure.TIM_Period = 20000-1;
	// 预分频（有1的偏差）<频率> PSC
	TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 72-1;
	// 重复计数器（不使用）
	TIM_InitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_InitStructure);
	
	//初始化输出比较
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCIdleState = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNIdleState = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OCNPolarity = ;
	//TIM_OCInitStruct.TIM_OutputNState = ;
	// 初始这个结构体，以免因为没有配置高级定时器相关的值而产生问题
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
	// PWM1模式
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	// PWM高电平时有效
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	// 输出使能
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	// CCR，用于控制占空比的值
	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;
	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
	
	// 启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

// 设置比较值
void PWM_SetCCR(uint16_t Compare){
	TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);

}

    角度转换放在Servo.c

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

// 初始化
void Servo_Init(void){
	PWM_Init();
}

// 角度与CCR的数值转换
void Servo_Set(float Angle){
	PWM_SetCCR(Angle/180*2000+500);
}

    main.c内容如下：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Button.h"

uint8_t KeyNum;
float Angle;
int main(void)
{
	OLED_Init();
	Servo_Init();
	Button_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"Angle");
	Servo_Set(90);
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_Num();
		if(KeyNum == 1){
			Angle += 30;
			if(Angle >= 180){
				Angle = 0;
			}
			Servo_Set(Angle);
		}
		OLED_ShowNum(1,8,Angle,3);
	}
}

    PWM驱动直流电机

    连接电路

    连接USB的5v电压才能驱动直流电机，驱动电源4.5V ~ 10V

    代码实现

    改变了定时器中断频率，不影响占空比的情况下，提高频率使直流电机产生的杂音无法被人耳听见。

    修改PWM.c如下：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void){
	// 初始化时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	
	// 配置PWM所在端口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;		// 服用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		// 50Hz翻转速度
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

	
	// 使用内部时钟（默认）
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);
	// 配置事间基础（时基单元）
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
	// 时钟分频
	TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	// 计算模式
	TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	// 重载值（有1的偏差）<计数值> ARR
	TIM_InitStructure.TIM_Period = 100-1;
	// 预分频（有1的偏差）<频率> PSC
	TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 36-1;
	// 重复计数器（不使用）
	TIM_InitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_InitStructure);
	
	//初始化输出比较
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
	// 初始这个结构体，以免因为没有配置高级定时器相关的值而产生问题
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStruct);
	// PWM1模式
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	// PWM高电平时有效
	TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	// 输出使能
	TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	// CCR，用于控制占空比的值
	TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;
	TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
	
	// 启动定时器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}


void PWM_SetCCR(uint16_t Compare){
	TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);

}

    电机驱动函数Motor.c

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

void Motor_Init(void){
	// 控制方向的引脚
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		// 50Hz翻转速度
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	PWM_Init();
}

void Motor_SetSpeed(int16_t Speed){
	// 正转
	if(Speed>=0){
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		PWM_SetCCR(Speed);
	}
	// 反转
	else{
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
		PWM_SetCCR(-Speed);
	}
}

    主函数main.c内容：

    #include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Button.h"


uint8_t KeyNum;
int16_t Speed;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Motor_Init();
	Button_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"Speed");
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_Num();
		if(KeyNum == 1){
			Speed += 20;
			if(Speed > 100){
				Speed = -100;
			}
			Motor_SetSpeed(Speed);
		}
		OLED_ShowSignedNum(1,8,Speed,3);
	}
}

    重点

    PWM公式

    直流电机引脚定义以及正反转原理

    相关函数

    // 初始化输出比较
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);
// 重映射，解除端口的调试功能
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

    根据手册了解不同计数器所含引脚的重映射范围

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