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PWM 介绍
PWM是 Pulse Width Modulation 的缩写,中文意思就是脉冲宽度调 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,其控制简单、灵活和动态响应好等优点而成 为电力电子技术最广泛应用的控制方式,其应用领域包括测量,通信, 功率控制与变换,电动机控制、伺服控制、调光、开关电源,甚至某些 音频放大器,因此学习PWM具有十分重要的现实意义。 其实我们也可以这样理解,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。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被 断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。 采用定时器方法实现PWM的方法,设置定时器的分频寄存器、记数寄存器、重载寄存器和比较寄存器。 使用实例 代码 野火 第31章 TIM—高级定时器-PWM输入捕获 部分如下: /* ---------------- PWM信号 周期和占空比的计算--------------- */ // ARR :自动重装载寄存器的值 // CLK_cnt:计数器的时钟,等于 Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1) // PWM 信号的周期 T = ARR * (1/CLK_cnt) = ARR*(PSC+1) / 72M // 占空比P=CCR/(ARR+1) /** * @brief 通用定时器PWM输出初始化 * @param 无 * @retval 无 * @note */ static void ADVANCE_TIM_Mode_Config(void) { // 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M ADVANCE_TIM_APBxClock_FUN(ADVANCE_TIM_CLK,ENABLE); /*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; // 自动重装载寄存器的值,累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=ADVANCE_TIM_PERIOD; // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1) TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= ADVANCE_TIM_PSC; // 时钟分频因子 ,配置死区时间时需要用到 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; // 计数器计数模式,设置为向上计数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 重复计数器的值,没用到不用管 TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; // 初始化定时器 TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); /*--------------------输入捕获结构体初始化-------------------*/ // 使用PWM输入模式时,需要占用两个捕获寄存器,一个测周期,另外一个测占空比 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; // 捕获通道IC1配置 // 选择捕获通道 TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL; // 设置捕获的边沿 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; // 设置捕获通道的信号来自于哪个输入通道,有直连和非直连两种 TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 1分频,即捕获信号的每个有效边沿都捕获 TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不滤波 TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; // 初始化PWM输入模式 TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure); // 当工作做PWM输入模式时,只需要设置触发信号的那一路即可(用于测量周期) // 另外一路(用于测量占空比)会由硬件自带设置,不需要再配置 // 捕获通道IC2配置 // TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = ADVANCE_TIM_IC1PWM_CHANNEL; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Falling; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_IndirectTI; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; // TIM_PWMIConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_ICInitStructure); // 选择输入捕获的触发信号 TIM_SelectInputTrigger(ADVANCE_TIM, TIM_TS_TI1FP1); // 选择从模式: 复位模式 // PWM输入模式时,从模式必须工作在复位模式,当捕获开始时,计数器CNT会被复位 TIM_SelectSlaveMode(ADVANCE_TIM, TIM_SlaveMode_Reset); TIM_SelectMasterSlaveMode(ADVANCE_TIM,TIM_MasterSlaveMode_Enable); // 使能捕获中断,这个中断针对的是主捕获通道(测量周期那个) TIM_ITConfig(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1, ENABLE); // 清除中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(ADVANCE_TIM, TIM_IT_CC1); // 使能高级控制定时器,计数器开始计数 TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE); } keil5结果如下: 使用高级定时器TIM1 的通道 1 及其互补通道作为本实验的波形,对应选择 PA6 输 出的 PWM 信号。 DAC 介绍 DAC 为数字/模拟转换模块,故名思议,它的作用就是把输入的数字编码,转换成对应的模拟电压输出,它的功能与 ADC 相反。在常见的数字信号系统中,大部分传感器信号被化成电压信号,而 ADC 把电压模拟信号转换成易于计算机存储、处理的数字编码,由计算机处理完成后,再由 DAC 输出电压模拟信号,该电压模拟信号常常用来驱动某些执行器件,使人类易于感知。如音频信号的采集及还原就是这样一个过程。STM32 具有片上 DAC 外设,它的分辨率可配置为 8 位或 12 位的数字输入信号,具有两个 DAC 输出通道,这两个通道互不影响,每个通道都可以使用 DMA 功能,都具有出错检测能力,可外部触发。 输出正弦波 部分代码如下: //正弦波单个周期的点数 #define POINT_NUM 32 /* 波形数据 ---------------------------------------------------------*/ const uint16_t Sine12bit[POINT_NUM] = { 2048 , 2460 , 2856 , 3218 , 3532 , 3786 , 3969 , 4072 , 4093 , 4031 , 3887 , 3668 , 3382 , 3042 , 2661 , 2255 , 1841 , 1435 , 1054 , 714 , 428 , 209 , 65 , 3 , 24 , 127 , 310 , 564 , 878 , 1240 , 1636 , 2048 }; uint32_t DualSine12bit[POINT_NUM]; /** * @brief 使能DAC的时钟,初始化GPIO * @param 无 * @retval 无 */ static void DAC_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure; /* 使能GPIOA时钟 */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /* 使能DAC时钟 */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE); /* DAC的GPIO配置,模拟输入 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* 配置DAC 通道1 */ DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_T2_TRGO; //使用TIM2作为触发源 DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None; //不使用波形发生器 DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable; //不使用DAC输出缓冲 DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure); /* 配置DAC 通道2 */ DAC_Init(DAC_Channel_2, &DAC_InitStructure); /* 使能通道1 由PA4输出 */ DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE); /* 使能通道2 由PA5输出 */ DAC_Cmd(DAC_Channel_2, ENABLE); /* 使能DAC的DMA请求 */ DAC_DMACmd(DAC_Channel_2, ENABLE); } /** * @brief 配置TIM * @param 无 * @retval 无 */ static void DAC_TIM_Config(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; /* 使能TIM2时钟,TIM2CLK 为72M */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); /* TIM2基本定时器配置 */ // TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (20-1); //定时周期 20 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; //预分频,不分频 72M / (0+1) = 72M TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0; //时钟分频系数 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); /* 配置TIM2触发源 */ TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update); /* 使能TIM2 */ TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } /** * @brief 配置DMA * @param 无 * @retval 无 */ static void DAC_DMA_Config(void) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; /* 使能DMA2时钟 */ RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE); /* 配置DMA2 */ DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = DAC_DHR12RD_ADDRESS; //外设数据地址 DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&DualSine12bit ; //内存数据地址 DualSine12bit DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //数据传输方向内存至外设 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = POINT_NUM; //缓存大小为POINT_NUM字节 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设数据地址固定 DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存数据地址自增 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; //外设数据以字为单位 DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word; //内存数据以字为单位 DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //高DMA通道优先级 DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //非内存至内存模式 DMA_Init(DMA2_Channel4, &DMA_InitStructure); /* 使能DMA2-14通道 */ DMA_Cmd(DMA2_Channel4, ENABLE); } /** * @brief DAC初始化函数 * @param 无 * @retval 无 */ void DAC_Mode_Init(void) { uint32_t Idx = 0; DAC_Config(); DAC_TIM_Config(); /* 填充正弦波形数据,双通道右对齐*/ for (Idx = 0; Idx 《 POINT_NUM; Idx++) { DualSine12bit[Idx] = (Sine12bit[Idx] 《《 16) + (Sine12bit[Idx]); } DAC_DMA_Config(); } 用 USB 线连接开发板的“USB 转串口‖接口跟电脑,把编译好的程序下载到开发板,使用示波器测量PA4 和 PA5的引脚可看到正弦波形。 非常的清楚! 简单音频输出 1、使用Audition 截取想要播放的音频。 2、保存声音为8khz,量化16bit,单通道,时长仅仅2秒左右的wav文件。 3、使用WavToC将wav文件转化为C语言代码。 4、修改野火代码,向红色区域复制我们上步骤得到的数组内容。 运行程序! 示波器的效果不太明显! |
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