如何利用STM32实现PWM信号的输出？

一、前言

利用STM32的TIM3的通道1输出PWM信号，驱动MG996R舵机，按键控制。
相关知识：TIM定时器基本原理，TIM输出PWM信号、MG996R舵机驱动原理
二、MG996R舵机简介

MG996R舵机单线驱动，是一款360°舵机，180°舵机与360°舵机的区别就是：180°舵机可以直接控制舵机旋转的角度，但舵机只能够旋转180°；360°舵机无法直接控制其旋转角度，只能控制其转动方向和速度。
舵机的驱动信号由周期为20ms的脉冲来控制：

• 当高电平持续时间为0.5~1.5ms时，舵机正转，时间越小转动越快
  
• 当高电平持续时间为1.5~2.5ms时，舵机反转，时间越大转动越快
  
• 当高电平持续时间为1.5ms或者其他时间时，舵机停止转动
  
  

三、通用定时器TIMx

通用TIMx定时器（TIM2、TIM3、TIM4和TIM5）功能主要包括如下：
16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
16位可编程（可以实时修改）预分频器，分频系数为1~65535
四种独立通道功能：
1.输入捕获
2.输出比较
3.PWM生成
4.单脉冲输出
使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
可以由如下事件触发中断或者DMA：
1.更新，即计数器溢出，或者计数器初始化
2.特定的触发事件，比如：计数器启动、停止、初始化等等
3.输入捕获
4.输出比较
支持针对定位的增量（正交）编码器和霍尔传感电路
触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理
可编程通用定时器的主要部分是一个16位计数器和其相关的自动装载寄存器，前面也说了，计数器可以向上、向下、双向计数。既然要计数，那就必须要知道计数的多少和每一次计数的时间。计数器的时钟由预分频器对时钟源分频得到。
时基单元包括：
计数器寄存器（TIMx_CNT）
预分频器寄存器（TIMx_PSC）
自动装载寄存器（TIMx_ARR）
计数器寄存器中存储的是当前计数的值，自动装载寄存器中存储的是目标计数值，当计数器溢出后，会重新装填目标计数值，而预分频器寄存器中的是对时钟的分频系数。
有专门的三个寄存器来控制PWM：
捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）
捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）
捕获/比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

四、TIM3输出PWM信号代码详解
输出PWM用到的TIMx初始化结构体有：
1
1.时基初始化结构体TIM_TimeBaseInitTypeDef
2.输出比较初始化结构体TIM_OCInitTypeDef


typedef struct {
uint16_t TIM_Prescaler;        // 预分频器
uint16_t TIM_CounterMode;      // 计数模式
uint32_t TIM_Period;           // 定时器周期
uint16_t TIM_ClockDivision;    // 时钟分频
uint8_t TIM_RepetitionCounter; // 重复计算器
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;




TIM_Prescaler：预分频器设置，只有经过预分频器后的时钟才是CK_CNT,计数器时钟频率 (fCK_CNT) 等于fCK_PSC
/ (PSC[15:0] + 1)，可实现 1 至 65536 分频。
TIM_CounterMode：定时器计数模式，可设置向上计数、向下计数和中心对齐计数三种模式。
TIM_Period：设置的是自动重装寄存器ARR的值，ARR为要装载到影子寄存器的值，可设置 1 至 65536 。
TIM_ClockDivision：时钟分频，设置定时器时钟 CK_INT 频率与死区发生器以及数字滤波器采样时钟频率分频比。可以选择 1、
2、 4 分频。 TIM_RepetitionCounter：重复计数器，只有八位，只存在与高级定时器。


typedef struct {
uint16_t TIM_OCMode;         // 比较输出模式
uint16_t TIM_OutputState;    // 比较输出使能
uint16_t TIM_OutputNState;   // 比较互补输出使能
uint32_t TIM_Pulse;          // 脉冲宽度
uint16_t TIM_OCPolarity;     // 输出极性
uint16_t TIM_OCNPolarity;    // 互补输出极性
uint16_t TIM_OCIdleState;    // 空闲状态下比较输出状态
uint16_t TIM_OCNIdleState;   // 空闲状态下比较互补输出状态
} TIM_OCInitTypeDef;


TIM_OCMode：比较输出模式选择，总共有八种，常用的为 PWM1/PWM2。它设定 CCMRx 寄存器 OCxM[2:0]位的值。
TIM_OutputState：比较输出使能，决定最终的输出比较信号 OCx 是否通过外部引脚输 出。它设定 TIMx_CCER 寄存器
CCxE/CCxNE 位的值。 TIM_OutputNState:比较互补输出使能，决定 OCx 的互补信号 OCxN 是否通过外部引脚
输出。它设定 CCER 寄存器 CCxNE 位的值。 TIM_Pulse：比较输出脉冲宽度，实际设定比较寄存器 CCR
的值，决定脉冲宽度。可 设置范围为 0 至 65535。 TIM_OCPolarity：比较输出极性，可选 OCx
为高电平有效或低电平有效。它决定着定 时器通道有效电平。它设定 CCER 寄存器的 CCxP 位的值。
TIM_OCNPolarity：比较互补输出极性，可选 OCxN 为高电平有效或低电平有效。它 设定 TIMx_CCER 寄存器的
CCxNP 位的值。 TIM_OCIdleState：空闲状态时通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在空闲状 态(BDTR_MOE
位为 0)时，经过死区时间后定时器通道输出高电平或低电平。它设定 CR2 寄存器的 OISx 位的值。
TIM_OCNIdleState：空闲状态时互补通道输出电平设置，可选输出 1 或输出 0，即在 空闲状态(BDTR_MOE 位为
0)时，经过死区时间后定时器互补通道输出高电平或低电 平，设定值必须与 TIM_OCIdleState 相反。它设定是 CR2 寄存器的
OISxN 位的值。


当要输出PWM信号时只需要配置如下成员即可：


uint16_t TIM_OCMode; // 比较输出模式
uint16_t TIM_OCPolarity; // 输出极性
uint16_t TIM_OutputState; // 比较输出使能







输出极性决定了有效电平是高电平还是低电平


void GENERAL_TIM_Init(void)
{
                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
          TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
          RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
          GENERAL_TIM_APBxClock_FUN(GENERAL_TIM_CLK,ENABLE);
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
       
//        TIM_DeInit( TIM3 );
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_PERIOD;       
        // 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= GENERAL_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;               
        // 初始化定时器
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;       
        TIM_TimeBaseInit(GENERAL_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
        // 输出使能
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
        // 输出通道电平极性配置       
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = GENERAL_TIM_CCR3;
        TIM_OC3Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure);
        TIM_OC3PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
//        TIM_ARRPreloadConfig( TIM3, ENABLE );
        TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );
}
``
```c
// 输出PWM的频率为 72M/{ (ARR+1)*(PSC+1) }
#define            GENERAL_TIM_PERIOD            (200-1)
#define            GENERAL_TIM_PSC               (7200-1)
#define            GENERAL_TIM_CCR3                0


主函数


        while(1)
        {
                        key=KEY_Scan(1);        //得到键值
                   if(key)
                {               
                        switch(key)
                        {                                 
                                case KEY1_PRES:        //反向最大转速
                                        TIM_SetCompare3(TIM3,25);  
                                        break;
                                case KEY0_PRES:        //正向最大转速
                                        TIM_SetCompare3(TIM3,5);       
                                        break;
                                case WE_UP_PRES:
                                        TIM_SetCompare3(TIM3,15);        //停止
                                        break;
                        }
    }
}
TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
函数改变ccr，从而改变PWM信号的占空比。
/*                  
                20ms脉冲  
        5-14  正转，值越小，转的越快
        16-25 反转，值越大，转的越快
        */