代码收藏家技术教程 2024-12-22

STM32 定时器控制LED闪烁&PWM完成呼吸灯

一、概述

    本文主要通过学习定时器、中断知识与相关原理，实现稍微复杂一点的PWM呼吸灯功能，旨在通过此文掌握STM32的相关技能。
    题目要求：（1）请设置一个5秒的定时器，每隔5秒从串口发送“hello windows！”；同时设置一个2秒的定时器，让LED等周期性地闪烁，实现一个多任务并发运行的功能。
    （2）使用TIM3和TIM4，分别输出一个PWM波形，PWM的占空比随时间变化，去驱动你外接的一个LED以及最小开发板上已焊接的LED（固定接在 PC13 GPIO端口），实现2个 LED呼吸灯的效果。

二、定时器原理

    定时器的本身是一个计数器，他记录着时钟信号周期数，每个时钟周期都会使定时器里的计数器增加或减少，当我们知道了时钟周期的频率，算出每个时钟周期的时间，进而就可以通过定时器中的计数器进行定时的操作。 

    定时器的模式有向上计、向下计、中心计数的模式，以向上计数为例，如下图，当计数值达到重装载值时，触发定时器中断，随后CNT继续从初始值开始计数。

三、定时器中断的配置

首先新建STM32CubeMx工程，并自主完成基础的时钟树配置与工程配置，随后开始进行定时器的配置。

在part name里选择自己的芯片(一般选择直接搜索所需芯片)，本文采用STM32F103C8T6点击信息栏中的具体芯片信息选中，点击start project

配置定时器2和定时器3

这里我们使用定时器2和定时器3来实现定时的功能。如图所示，依次点击位置1，选中定时器2；位置2，配置定时器2的时钟源为内部时钟；位置3，分频系数为71，向上计数模式，计数周期为5000，使能自动重载模式。

时钟配置

四、代码编写

（1）启动定时器

	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

（2）定时器中断回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	static uint32_t time_cnt =0;
	static uint32_t time_cnt3 =0;
	if(htim->Instance == TIM2)
	{
		if(++time_cnt >= 400)
		{
			time_cnt =0;
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_1);
		}
	}
	if(htim->Instance == TIM3)
	{
		if(++time_cnt3 >= 1000)
		{
			time_cnt3 =0;
    HAL_UART_Transmit(&huart1,hello,20,100000);
		}
			
	}
}

该函数为定时器的中断回调函数，当产生定时中断的时候，会自动调用这个函数。在函数内部定义了定时器的一个静态变量：time_cnt与定时器3 的time_cnt3。
例如time_cnt，当它大于等于100的时候，才会执行if里面的代码。也就是说需要发生400次中断，才会让LED的状态翻转。前面已经算过了，一次定时中断的时间是0.005秒，所以400次中断的时间是0.005400=2秒。也就是说每隔2秒，LED的状态翻转一次。
例如time_cnt3，当它大于等于1000的时候，才会执行if里面的代码。也就是说需要发生1000次中断，才会让串口发一次消息。0.0051000=5秒，符合题目要求。

五、成果展示

六、PWM介绍

PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，简称脉宽调制。它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；它是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。

基本原理

PWM就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也可以这样理解，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。
该信号在预定义的时间和速度中设置为高（5v或3.3v）和低（0v）。通常，我们将PWM的高电平称为1，低电平为0。

七、工程建立

（1）创建新项目

在STMCubeMX主界面，创建新项目，点击ACCEE TO MCU SELECTOR

（2）芯片选择

在part name里选择自己的芯片(一般选择直接搜索所需芯片)，本文采用STM32F103C8T6点击信息栏中的具体芯片信息选中，点击start project

（3）配置定时器3和定时器4

这里我们选择定时器3和定时器4来实现定时的功位置3，分频系数为71，向上计数模式，计数周期为500，使能自动重载模式。通道1选择：PWM Generation CH1（PWM输出通道1）
设置分频系数为71，计数周期为500，其它默认。

八、代码编写

1.设置占空比

uint16_t duty_num3 = 10;
uint16_t duty_num4 = 10;

2.开启PWM信道
开始TIM3的通道3，输出PWM。
开始TIM4的通道4，输出PWM。

	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_1);

3.调用代码

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 HAL_Delay(50);
		duty_num3 = duty_num3 + 10;
			duty_num4 = duty_num4 + 10;
		if(duty_num3 > 500)
		{
			duty_num3 = 0;
		}
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_1,duty_num3);
			if(duty_num4 > 500)
		{
			duty_num4 = 0;
		}
		__HAL_TIM_SetCompare(&htim4,TIM_CHANNEL_1,duty_num4);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

根据查询数据手册可发现定时器3,4的一通道分别对应引脚PA6 PB6,然后题目要求还需要直接驱动PC13(最小开发板上已焊接的LED（固定接在 PC13 GPIO端口）),故而我们将对应PWM波作为输入，连接其对应引脚即可实现所需完成功能。