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通过配置STM32F407定时器来实现呼吸灯。
PWM输出就是通过定时器通道对外输出脉宽(即占空比)可调的方波信号,信号频率由定时器自动重装寄存器 ARR 的值决定,占空比由定时器比较寄存器 CCR 的值决定。 PWM模式分为两种,PWM1和 PWM2,具体区别如下表: 下面我们以PWM1模式来讲解,以计数器CNT计数的方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。 1、PWM边沿对齐模式 在递增模式下,计数器从0计数到自动重载值(TIMx_ARR寄存器的内容),然后重新从0开始计数并生成计数器上溢事件,PWM1模式的边沿对齐波形如下所示(ARR=8): 在边沿对齐模式下,计数器CNT只工作在一种模式下,递增或者递减模式。这里我们以CNT工作在递增模式为例,在图中,ARR=8,CCR=4,CNT从0开始计数,当CNT《CCR的值时,OCxREF为有效的高电平,于此同时,比较中断寄存器CCxIF置位。当CCR《=CNT《=ARR时,OCxREF为无效的低电平。然后CNT又从0开始计数并生成计数器上溢事件,以此循环往复。 2、PWM中心对齐模式 在中心对齐模式下,计数器 CNT 是工作在递增/递减模式下。开始的时候,计数器 CNT 从 0 开始计数到自动重载值减 1(ARR-1),生成计数器上溢事件;然后从自动重载值开始向下计数到 1 并生成计数器下溢事件。之后从 0 开始重新计数,PWM1模式的中心对齐波形如下: 在图中,ARR=8,CCR=4,第一阶段计数器CNT工作在递增模式下,从0开始计数,当CNT《CCR的值时,OCxREF为有效的高电平,当CCR《=CNT《《ARR时,OCxREF为无效的低电平。第二阶段计数器CNT工作在递减模式,从ARR的值开始递减,当CNT》CCR时,OCxREF为无效的低电平,当CCR》=CNT》=1时,OCxREF为有效的高电平。 中心对齐模式又分为中心对齐模式 1/2/3 三种,具体由寄存器 CR1位CMS[1:0]配置。具体的区别就是比较中断标志位 CCxIF 在何时置 1:中心对齐模式 1 在 CNT 递减计数的时候置 1,中心对齐模式 2 在 CNT 递增计数时置 1,中心对齐模式 3 在 CNT 递增和递减计数时都置1。 呼吸灯,就是指灯光设备的亮度随着时间由暗到亮逐渐增强,再由亮到暗逐渐衰弱,很有节奏感地一起一伏,就像是在呼吸一样,因而被广泛应用于手机、电脑等电子设备的指示灯中,冰冷的电子设备应用呼吸灯后,顿时增添了几分温暖。 要使用STM32控制LED灯实现呼吸灯效果,可以通过输出脉冲的占空比来实现。如下图: 图中列出了周期相同而占空比分别为 100%、80%、50 和 20%的脉冲波形,假如利用这样的脉冲控制 LED 灯,即可控制 LED 灯亮灭时间长度的比例。若提高脉冲的频率,LED 灯将会高频率进行开关切换,由于视觉暂留效应,人眼看不到 LED 灯的开关导致的闪烁现象,而是感觉到使用不同占空比的脉冲控制 LED 灯时的亮度差别。即单个控制周期内,LED 灯亮的平均时间越长,亮度就越高,反之越暗。 要想使用STM32F4的定时器产生PWM输出,需要使用下面三个寄存器(寄存器详细描述请参考STM32F407参考手册): 捕获/比较模式寄存器(TIMx_CCMR1/2) Bits 6:4:此部分为模式设置位,可以配置成7种模式,我们使用的是PWM模式,所以这3位必须设置位110/111。 Bits 1:0:此部分为通道方向选择位,用于设置通道的方向(输入/输出)默认设置为0,就是设置通道作为输出使用。 捕获/比较使能寄存器(TIMx_CCER) 捕获比较寄存器(TIMx_CCR1~4) 在输出模式下,该寄存器的值与CNT的值比较,根据比较结果产生相应动作。利用这点,我们通过修改这个寄存器的值,就可以控制PWM的输出脉宽了。 呼吸灯程序如下: TIM_HandleTypeDef TIM_Handle; // 定时器初始化结构体变量 TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle; // 定时器输出初始化结构体变量 // 定时器输出PWM初始化 void TIM_PWM_Init(void) { // 定时器初始化 TIM_Handle.Channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1; // 通道1 TIM_Handle.Instance = TIM14; // 选择定时器14 TIM_Handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 时钟1分频 TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数模式 TIM_Handle.Init.Period = 500; // 自动重装载值 TIM_Handle.Init.Prescaler = 168; // 预分频系数 HAL_TIM_PWM_Init(&TIM_Handle); // 初始化定时器 // 定时器输出PWM初始化 TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; // 模式选择PWM1 TIM_OC_Handle.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW; // 输出比较极性为低 TIM_OC_Handle.Pulse = 250; // 设置比较值,此值用来确定占空比,默认比较值为自动重装载值的一半,即占空比为50% HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM_Handle, &TIM_OC_Handle, TIM_CHANNEL_1); // 配置PWM输出 HAL_TIM_PWM_Start(&TIM_Handle, TIM_CHANNEL_1); // 开始PWM输出 } // 定时器使用引脚初始化 void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim) { GPIO_InitTypeDef GPIO_Handle; // GPIO初始化结构变量 if(htim-》Instance == TIM14) { __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能GPIO __HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE(); // 使能定时器 GPIO_Handle.Pin = GPIO_PIN_9; // PF9 GPIO_Handle.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用 推挽模式 GPIO_Handle.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻 GPIO_Handle.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 高速 GPIO_Handle.Alternate = GPIO_AF9_TIM14; // 将GPIO复用为定时器14 HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_Handle); // 初始化GPIO } } // 设置定时器输出占空比 void TIM_SetPluse(uint32_t pluse) { TIM14-》CCR1 = pluse; // 设置占空比 } main.c程序如下: uint16_t pulse; // 占空比 uint8_t dir = 1; // 占空比增长的方向 int main(void) { CLOCLK_Init(); // 初始化系统时钟 TIM_PWM_Init(); // 定时器输出PWM初始化 while(1) { if(dir) pulse++; // dir==1 占空比递增 else pulse--; // dir==0 占空比递减 if(pulse 》 300) dir = 0; // 占空比到达300后,开始递减 if(pulse == 0) dir = 1; // 占空比到达0后,开始递增 TIM_SetPluse(pulse); // 设置定时器占空比 HAL_Delay(10); // 延时10ms } } 实验现象: 将程序下载到开发板中,我们可以看到LED1灯由暗到亮,然后又从亮变到暗。 |
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