STM32主从定时器实现可变频率、相位与占空比PWM输出的实践指南（亲测有效）

#一、程序需求

使用STM32输出两路PWM信号，CH1与CH2要求频率相同，占空比和相位差独立可调，并且能够根据上位机命令动态更改频率、占空比和相位，PWM频率要求至少50k。因此，STM32的主函数需要接收上位机消息并进行处理，如果用写IO口高低电平时序的方法，会使输出PWM信号不连续，因此只能使用定时器的方式实现。

#二、尝试过的方法

##2.1 使用两个定时器，两个定时器的输出时间有延时

我最开始的想法非常简单，只要配置好定时器，在第一个定时器输出后再delay一段时间，不就有相位差了吗？事实证明这是行不通的，这样子发出来的PWM信号，CH1和CH2虽然输出的时间上有先后，但是它们的相位是完全一致的！

##2.2 使用定时器比较输出，并在定时中断中更改CCR值

经过一番搜索后，我成功找到了一个可行的方法，也就是下面列出来的这个博客，里面非常详细地讲解了定时器比较输出模式的原理。他提出用定时比较输出的方式，并在中断中更改CCR值，可以生成可变频率、占空比、相位的PWM波。他的方法基本可行，但是占空比好像只能大于50%，并且我试过的最高频率只有10k，无法再高频。我猜测是定时器的速度太快，而处理中断需要CPU，当频率高了之后，进入和跳出中断需要的时间无法减少，还来不及进入中断处理函数，定时器的下一个溢出信号又发生了，因此导致这种方法无法适用于高频的场景。这仅是我的猜想，不知道有没有大神使用这种方法输出过几十k的PWM？https://blog.csdn.net/That_Assassin/article/details/135394480https://blog.csdn.net/That_Assassin/article/details/135394480#2.3 使用主从定时器，主定时器的溢出信号延时启动（不复位）从定时器

这个方法相比与之前的方法，不需要使用中断，可以达到高频率，并且可以任意调节占空比，但是这个方法无法动态地更改频率，而是只能在初始化的时候设定好主从定时器的启动延时，之后便无法再更改。其实，发出不同相位的PWM波，本质上就是使两个定时器发出PWM波具有一定的时间差，只不过2.1中的方法看似使用delay延时，实际上如果不采用主从定时器的方法，默认条件下，不同定时器输出的PWM波相位仍然是同步的。下面我简单地介绍一下这种方法。他发生两路PWM共使用了3个定时器，第一个定时器TIM1用于输出一定频率和占空比的PWM波，作为CH1，第二个定时器TIM2作为主定时器，它是与TIM1同相位的。第三个定时器TIM3，它的启动受TIM2的溢出信号控制，它发出的PWM波作为CH2。因此，只需改变TIM2的ARR值，便可改变TIM2与TIM3的相位，也就是TIM1与TIM3的PWM相位。

https://blog.csdn.net/m0_58944197/article/details/138513190https://blog.csdn.net/m0_58944197/article/details/138513190#三、最终亲测有效的方法

#3.1 使用主从定时器，主定时器的溢出信号延时复位从定时器

这个方法结合了2.2和2.3中提到的方法，他既使用了比较输出模式实现PWM移相效果，还使用了主从定时器用于同步相位。下面我先简单说一下实现的步骤，首先令TIM1的channel1输出一定频率和占空比的PWM波，作为CH1，之后令TIM1的channel2使用比较输出模式，输出与CH1有一定相位差的PWM，这一相位差可通过设置TIM1的channel2的CCR值改变，之后，设置TIM1为主定时器，触发事件输出（TRGO）选择channel2的OC2REF，最后，设置TIM2为从定时器，从模式选择RestMode，并且输出与CH1相同频率，占空比不同的PWM波，因此CH2与TIM1的channel2同相，而TIM1的channel1与channel2有一定相位差，最终实现CH1与CH2具有可调的相位差，并且占空比可以独立调节，频率可以改变。

具体配置如下：

从图中可以看到TIM1的配置，channel1为PWM Generation，channel2为Output Compare。TIM1的PSC为24-1，我的主频为24M，经过PSC的预分频变为1M。TIM1的ARR为100-1，这意味着初始的PWM频率为1M/100，也就是10K。

紧接着上面，注意红框内的设置，这些设置保证了TIM1作为主定时器（Enable），并且说明了触发事件为通道2的output compare（OC2REF）

往下拉，在这个选项框，PWM mode1为默认，Pulse也就是CCR，我们让它为10。也就是channel1的频率为10k（由ARR决定，前面说过），占空比为CCR/ARR（10/100），也即是10%。对于channel2的设置，选择Toggle on match，也就是CNT=CCR时翻转，因此channel2的频率为5k，对于Pulse也就是CCR，我们令他为30，对于ARR=100的情况下，频率为10k，周期也就是100us，CCR=30的话就是延时CCR/ARR*100us，也就是30%*100us，即30us。

快要成功了，让我们选中到TIM2，Slave Mode为Reset Mode，Trigger Source选择ITR0，它表明触发源为TIM1，如果想用其他的从定时器和主定时器，可以参考下面的图片，Clock Source选disable，意为仅使用TIM1作为触发，下面的24-1和100-1目的是频率和CH1一样也是10K，至于TRGO，因为是从定时器，直接disable。再往下拉设置Pluse为10，也就是10%占空比，与前面同理。