单片机输出PWM常见方法和注意事项

发布时间:2022-12-08  

PWM的应用可以说非常广泛,控制电机速度、灯光亮度、通信调制等众多领域。

PWM的问题小伙伴问的比较多,最近也在用PWM,这里就分享一下关于PWM的一些内容。

什么是PWM?

PWM:Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制。

网上的解释很多,通过下图,你就能直观的理解PWM,其实就是高低电平组成的脉冲信号。

通过改变其中频率(脉冲周期)、占空比,就能应用在很多场合。

PWM常见输出方式

通过上面描述,PWM就是一个IO口以不同的时间周期输出高、低电平。

1.新手(菜鸟)级别while循环中,阻塞延时,控制IO口高低输出:

阻塞延时可以是:软件模拟延时,定时器阻塞延时等。

2.入门(初级)级别while循环中,非阻赛延时,控制IO口高低输出:

非阻赛延时可以是:定时器标识检测、RTOS(系统)延时等。

3.熟悉(中级)级别定时器中断控制IO高低电平输出:

定时器中断配置 ——> 启动定时器 ——> 响应中断,控制IO高低电平···

4.熟练(中级+)级别

定时器PWM硬件控制输出:

配置PWM对应的IO,以及定时器PWM输出 ——> 启动PWM自动输出···

比较:
上面几种PWM输出方式,前面三种都会CPU干预PWM的输出,也就是会占用CPU资源,特别是前面两种方式,不仅占用CPU,误差还比较大。

使用第三种中断方式,如果频率比较高,CPU消耗的也比较严重。这种情况适合于没有硬件PWM输出的单片机。

第四种就是单片机自带硬件PWM输出功能,只需要简单配置就可以自动输出PWM波形,无需CPU干预。

硬件输出PWM例子

这里以大家熟悉的STM32F1为例:为大家简单分享一下硬件定时器输出PWM波形。

PWM定时器相关宏定义:

PWM配置:

PWM输出函数接口:

初始化配置,调用函数接口,直接就输出PWM波形了:

输出PWM波形:

说明:

本例使用的是STM32标准外设库,如果要深入理解其中原理,还是建议使用标准外设库。

当然,如果想要快速使用PWM这个功能,不想理解其原理,可以直接使用STM32CubeMX配置生成代码:

配置注意事项

想要更加精确控制,并更加满足应用层的需求,就需要自己一步一步深入了解原理。

下面说几点常见的问题吧。

1.引脚映射

如果你使用的引脚需要映射,就需要配置对应的参数。

比如:STM32F1使用PB11(需要查看数据手册):

需要增加对应的“映射”代码:

2.频率和占空比精度

如果使用32位定时器的话,频率范围更宽、精度也可以达到更高。比如:频率:0.01Hz、 占空比0.01%等。

如果是16位的话,其中的参数都不能超过16位(65535):

具体可根据自己情况进行配置,比如PWM(定时器)计数时钟、分频值等。

实际应用代码,建议增加各个参数的判断,以防越界(这里为了方便理解,就写的比较简单)。

3.更多STM32都有硬件PWM输出功能,但不同的系列,其配置可能略有一些差异,简单参考官方例程以及手册。

现在大部分单片机都自带有硬件PWM输出功能,硬件的好处就是不用CPU干预。如果没有,可以尝试上面说的定时器中断的方式。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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