STM32F103单片机如何输出相位可调PWM波？

    STM32定时器功能如下





通常使用的是PWM模式，可以通过PWM功能可以生成频率和占空比可调的方波信号，有时候需要生成初始相位可调的方波，PWM功能就就不能满足要求了。可以通过输出比较模式来实现。





输出比较模式是将计数器CNT的值和捕获比较寄存器CCR的对比，当CNT值等于CCR的值时，翻转输出电平。





通过捕获比较寄存器CCMR模式设置位的描述可以看出，输出比较模式只有当 CCR = CNT时，输出电平才会翻转。而PWM模式下 CNT < CCR 时输出一个电平，CNT > CCR时输出相反的电平。
通过一个示意图来看看PWM输出模式





上图中是PWM输出的示意图，可以看出CNT的值从变化范围是 0---ARR,之间，CNT的值在CCR值左边时输出一个电平，CNT值在CCR右边时，输出相反电平。这样改变CCR值就可以改变输出PWM的占空比。
下面在看看输出比较模式





输出比较模式下不关心CNT比 CCR值大还是小，只关心CNT和CCR值什么时候相等，两个值相等时，就翻转输出电平。在PWM模式下，CNT值从0增加到ARR一个周期内输出电平有两次变化，而在输出比较模式下时CNT值从0增加到ARR一个周期内输出电平只有一次变化。所以输出比较模式下，定时器输出方波的频率为PWM模式下定时器输出方波频率的一半。

下面就看看代码如何实现


// arr 自动装载值  psc 分频系数
void TIM3_CMP_Init( u16 arr, u16 psc )
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE );        //使能定时器3时钟  36M
    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE );        //使能GPIOC时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    //初始化TIM3
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure );

    //初始化TIM3 比较 模式  输出比较翻转触发模式(当计数值与比较/捕获寄存器值相同时，翻转输出引脚的电平)   
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Toggle;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

    TIM_OC1Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );
    TIM_OC2Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );
    TIM_OC3Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );
    TIM_OC4Init( TIM3, &TIM_OCInitStructure );

    TIM_OC1PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    TIM_OC2PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    TIM_OC3PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );
    TIM_OC4PreloadConfig( TIM3, TIM_OCPreload_Enable );

    //使能TIM3
    TIM_Cmd( TIM3, ENABLE );
}

这里用的是定时器3，定时器3的4个通道全部设置为输出比较模式。


定时器初始化代码，输出比较模式设置方法和PWM模式设置方法只有模式设置这一行代码不同。


TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Toggle;
将输出模式由TIM_OCMode_PWM1 改为  TIM_OCMode_Toggle 就可以了。


下面看主函数代码


#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
// LED0  PA8  LED1 PD2
int main( void )
{
    u16 led_pwm_val = 0;
    u8 dir = 1;
    delay_init();       //延时函数初始化
    NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );
    LED_Init();

    LED0 = 1;
    LED1 = 1;
    delay_ms( 500 );
    LED0 = 0;
    LED1 = 0;
    //比较输出模式下：  ARR 决定输出频率  CCRx 决定每个通道的初始相位
    //PWM模式：                   ARR 决定输出频率  CCRx 决定输出 的高电平时长

    //比较翻转模式,一个周期只翻转一次，所以频率为 1/2
    TIM3_CMP_Init( 1000 - 1, 36 - 1 );                        //1K
    TIM_SetCompare1( TIM3, 0 );
    TIM_SetCompare2( TIM3, 200 );
    TIM_SetCompare3( TIM3, 400 );
    TIM_SetCompare4( TIM3, 600 );
    while( 1 )
    {
        delay_ms( 200 );
        LED0 = !LED0;
    }
}
定时器3时钟为72MHz，36分频后为2MHz，自动装载值为1000-1,输出频率为 2M / 1000 = 2KHz。输出比较模式的频率要在减一半，所以输出方波信号频率为 2K / 2 = 1KHz.

        下来分别设置4个通道输出的初始相位，通道1相位设置为0，通道2延迟1/5周期，通道3延迟2/5周期，通道4延迟3/5周期。





4个通道的输出频率都是1KHz，周期为1000us。





通过输出波形可以看出来，起始相位依次滞后，通道1为0起点的话，通道2滞后100us，通道3滞后200us，通道4滞后300us。
上面计算的通道2滞后1/5周期，周期为1000us，1/5周期应该为200us,实际测出来为100us，说明相位计算的理论值也要减半。
这样利用定时器输出比较模式，通过设置改变定时器CCR寄存器的值，就可以控制输出方波的起始相位了。