STM32F103 定時器與 PWM 呼吸燈實驗CubeMX HAL 庫文章目錄STM32F103 定時器與 PWM 呼吸燈實驗CubeMX HAL 庫一、實驗要求二、硬件接線三、CubeMX 配置1. 新建工程和選芯片2. RCC 和 SYS3. 時鐘樹4. 任務(wù)一的 TIM3 配置5. 生成工程四、任務(wù)一定時器中斷控制 LED1. 思路2. 主要代碼3. 定時時間4. 現(xiàn)象五、任務(wù)二PWM 呼吸燈1. 思路2. 主要代碼3. PWM 頻率和占空比4. 現(xiàn)象六、Keil 仿真和 Logic Analyzer1. 設(shè)置 Use Simulator2. 進(jìn)入仿真3. 打開 Logic Analyzer4. 看 PWM 波形5. 看任務(wù)一的波形七、實驗總結(jié)八、參考資料一、實驗要求使用 TIM2TIM5 中的一個定時器通道連接 LED用定時器計數(shù)方式控制 LED 以 2 s 的周期亮滅。使用定時器 PWM 模式讓 LED 漸亮漸滅呼吸周期 12 s并調(diào)整占空比到比較舒服的效果。使用 Keil 的 Logic Analyzer 觀察 PWM 輸出波形。二、硬件接線LED 采用高電平點亮接法PA6 ── LED 陽極 ── LED 陰極 ── GND三、CubeMX 配置1. 新建工程和選芯片打開 STM32CubeMX點File → New Project在Part Number里輸入STM32F103C8選擇STM32F103C8Tx然后點Start Project。2. RCC 和 SYS在System Core → RCC里把High Speed Clock (HSE)選成Crystal/Ceramic Resonator。板子上是 8 MHz 外部晶振。在System Core → SYS里把Debug選成Serial Wire保留 SWD 下載口。3. 時鐘樹點上面的Clock Configuration主要設(shè)置如下PLL Source 選 HSEPLLMul 選 ×9System Clock Mux 選 PLLCLKAHB 不分頻APB1 選 /2APB2 選 /1這樣 SYSCLK 就是 8 MHz × 9 72 MHzHCLK 和 APB2 是 72 MHzAPB1 是 36 MHz。4. 任務(wù)一的 TIM3 配置任務(wù)一只需要 TIM3 定時不需要它控制引腳所以 PA6 還是普通 GPIO 輸出。在Timers → TIM3里這樣設(shè)置Clock SourceInternal ClockPrescaler7199Counter ModeUpCounter Period9999Auto-reload PreloadEnable打開TIM3 global interruptNVIC 里 TIM3 的優(yōu)先級保持默認(rèn)或者設(shè)成 2 都可以然后回到引腳圖把 PA6 設(shè)成GPIO_Output輸出電平先設(shè)成 Low速度 Low 就行。5. 生成工程在Project Manager里把工程名寫成STM32F103C8T6_TIM3_PWMToolchain/IDE 選MDK-ARM V5然后點GENERATE CODE。四、任務(wù)一定時器中斷控制 LED1. 思路TIM3 每 1 s 產(chǎn)生一次更新中斷在中斷回調(diào)里翻轉(zhuǎn) PA6。PA6 高電平 LED 亮低電平 LED 滅所以 LED 亮 1 s、滅 1 s一個完整周期是 2 s。2. 主要代碼任務(wù)一的初始化staticvoidMX_TIM3_TimeBase_Init(void){TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig{0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig{0};__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();htim3.InstanceTIM3;htim3.Init.Prescaler7199U;htim3.Init.CounterModeTIM_COUNTERMODE_UP;htim3.Init.Period9999U;htim3.Init.ClockDivisionTIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim3.Init.AutoReloadPreloadTIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;HAL_TIM_Base_Init(htim3);sClockSourceConfig.ClockSourceTIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;HAL_TIM_ConfigClockSource(htim3,sClockSourceConfig);sMasterConfig.MasterOutputTriggerTIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveModeTIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(htim3,sMasterConfig);HAL_NVIC_SetPriority(TIM3_IRQn,2U,0U);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);}主函數(shù)里啟動更新中斷if(HAL_TIM_Base_Start_IT(htim3)!HAL_OK){Error_Handler();}中斷服務(wù)函數(shù)在stm32f1xx_it.c里voidTIM3_IRQHandler(void){HAL_TIM_IRQHandler(htim3);}翻轉(zhuǎn) LED 的回調(diào)voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim){if(htim-InstanceTIM3){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_6);}}3. 定時時間TIM3 的時鐘是 72 MHzPSC7199所以計數(shù)頻率是 10 kHz。ARR9999計數(shù)器從 0 計到 9999 是 10000 個數(shù)10 kHz 計 10000 個數(shù) 1 s中斷里每 1 s 翻轉(zhuǎn)一次 PA6所以 LED 亮 1 s、滅 1 s完整周期 2 s。4. 現(xiàn)象燒進(jìn)去以后PA6 上的 LED 會穩(wěn)定地亮 1 s、滅 1 s。這個時間由定時器決定不受主循環(huán)里其他代碼影響。五、任務(wù)二PWM 呼吸燈1. 思路PSC71ARR999PWM 頻率就是 1 kHz。CCR1 從 0 增加到 1000再減小回 0LED 就會從滅逐漸變亮再逐漸變滅。每 10 ms 改一次 CCR1上升 100 次、下降 100 次共 200 次呼吸周期大約是 2 s。2. 主要代碼PWM 初始化staticvoidMX_TIM3_PWM_Init(void){TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig{0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig{0};TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC{0};__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();htim3.InstanceTIM3;htim3.Init.Prescaler71U;htim3.Init.CounterModeTIM_COUNTERMODE_UP;htim3.Init.Period999U;htim3.Init.ClockDivisionTIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim3.Init.AutoReloadPreloadTIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;HAL_TIM_Base_Init(htim3);sClockSourceConfig.ClockSourceTIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;HAL_TIM_ConfigClockSource(htim3,sClockSourceConfig);HAL_TIM_PWM_Init(htim3);sMasterConfig.MasterOutputTriggerTIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveModeTIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(htim3,sMasterConfig);sConfigOC.OCModeTIM_OCMODE_PWM1;sConfigOC.Pulse0U;sConfigOC.OCPolarityTIM_OCPOLARITY_HIGH;sConfigOC.OCFastModeTIM_OCFAST_DISABLE;HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(htim3,sConfigOC,TIM_CHANNEL_1);}啟動 PWM__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim3,TIM_CHANNEL_1,0U);HAL_TIM_PWM_Start(htim3,TIM_CHANNEL_1);呼吸燈循環(huán)#defineBREATH_STEP_MS10U#defineBREATH_STEPS100U#definePWM_FULL_SCALE1000Uuint32_tn;uint32_tphase;uint32_tduty;while(1){for(n0U;n(2U*BREATH_STEPS);n){if(nBREATH_STEPS){phasen;}else{phase(2U*BREATH_STEPS)-n;}/* 平方映射低亮度區(qū)停留更久看起來更柔和 */duty(phase*phase*PWM_FULL_SCALE)/(BREATH_STEPS*BREATH_STEPS);__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim3,TIM_CHANNEL_1,duty);HAL_Delay(BREATH_STEP_MS);}}3. PWM 頻率和占空比計數(shù)頻率72 MHz / (71 1) 1 MHzPWM 頻率1 MHz / (999 1) 1 kHz占空比D CCR1 / (ARR 1) CCR1 / 1000所以 CCR10 是 0%CCR1500 是 50%CCR11000 是 100%。PWM 周期是 1 ms。4. 現(xiàn)象LED 會慢慢變亮再慢慢變暗周期大約 2 s。因為 PWM 是 1 kHz正?？吹臅r候看不到燈在閃只能看到平均亮度在變。六、Keil 仿真和 Logic Analyzer1. 設(shè)置 Use Simulator打開 Keil 工程點Options for Target進(jìn)Debug頁左邊選Use SimulatorDialog DLL填DARMSTM.DLLParameter填-pSTM32F103C82. 進(jìn)入仿真按CtrlF5進(jìn)入調(diào)試。進(jìn)入后Keil 左下角會顯示Simulation左邊能看到寄存器在變化。3. 打開 Logic Analyzer在仿真狀態(tài)下點View → Analysis Windows → Logic Analyzer4. 看 PWM 波形按F5全速跑一會兒再按Esc停下來。把時間軸縮到 03 ms 左右就能看到 1 ms 一個周期的 PWM 波形。測量的時候看兩點TIM3_CNT從 0 計到 999一個鋸齒波是 1 ms。PA6的高電平時間除以 1 ms就是占空比。比如高電平 0.5 ms就是 50%。前兩張圖片放大看出PA6占空比一直在變化后兩張圖可看出整體變化。5. 看任務(wù)一的波形把main.c里的DEMO_MODE改成1U重新編譯再按CtrlF5進(jìn)仿真。把 Logic Analyzer 的時間軸調(diào)到 3 s 左右添加TIM3_CNT、TIM3_SR、GPIOA_ODR就能看到 PA6 每 1 s 翻轉(zhuǎn)一次。從第二張圖紅色圓圈部分不難看出 PA6 每 1 s 翻轉(zhuǎn)一次七、實驗總結(jié)這次實驗主要是把定時器的 PSC、ARR 和 CCR 弄明白。任務(wù)一里 TIM3 只負(fù)責(zé)定時中斷里翻轉(zhuǎn) PA6任務(wù)二里 TIM3_CH1 直接輸出 PWMCCR1 決定高電平時間。我一開始把 APB1 的 36 MHz 當(dāng)成 TIM3 的時鐘算出來時間差了一倍后來才注意到 APB1 分頻不為 1 時定時器時鐘會自動倍頻到 72 MHz。還有 PA6 在任務(wù)一里要設(shè)成普通 GPIO 輸出任務(wù)二里要設(shè)成復(fù)用推挽這兩個地方不能配錯。呼吸燈部分線性改占空比也能亮但低亮度變化有點快改成平方映射以后看著更順一點。整體上用 Keil 的邏輯分析儀把 CNT、CCR1 和輸出波形對起來看比只看燈的現(xiàn)象直觀很多。八、參考資料STM32F103C8T6 數(shù)據(jù)手冊PA6/TIM3_CH1 引腳復(fù)用表?！禨TM32F10xxx 參考手冊》V10第 13 章通用定時器PWM 模式部分。STM32CubeMX Keil——STM32F103C8T6PWM 控制 LED 燈https://blog.csdn.net/Morzart/article/details/134123197STM32CubeMX PWM 輸出實驗https://blog.csdn.net/Xkccsdn147/article/details/134191212STM32 定時器 PWM 呼吸燈實驗https://blog.csdn.net/weixin_52345779/article/details/135313203