使用STM32G431实现PWM信号的精确控制
在嵌入式系统中，PWM（脉宽调制）信号常用于控制电机速度、调节LED亮度等场景。本文将以STM32G431微控制器为例，详细讲解如何配置TIM1定时器生成PWM信号，并通过调整占空比实现精确控制。STM32G431简介STM32G431是ST公司推出的一款功能强大的32位微控制器，基于Cortex-M4内核，主频高达170 MHz。它内置多个高级定时器（如TIM1），支持高分辨率的PWM输出，非常适合电机控制、工业自动化和其他实时应用。
PWM信号生成原理PWM信号通过固定频率的方波控制信号强度，其占空比（即高电平持续时间与整个周期的比值）决定了输出的平均功率。例如，50%占空比表示输出信号的高低电平时间相等，而25%占空比表示高电平时间仅为整个周期的四分之一。
开发环境准备
[*]STM32CubeIDE（用于编写代码和调试）。
[*]STM32G431开发板。
[*]一个PWM信号测试设备（如LED或示波器）。
硬件连接将一个LED连接到开发板的PWM引脚（例如PA8），并在电路中串联一个限流电阻（如220欧姆）。
软件实现以下代码实现了使用TIM1定时器生成PWM信号，并通过调整占空比控制LED的亮度。
#include "stm32g4xx_hal.h"
// 定时器句柄
TIM_HandleTypeDef htim1;
// 初始化定时器
void TIM1_Init(void) {
__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
htim1.Instance = TIM1;
htim1.Init.Prescaler = 170 - 1; // 定时器预分频值
htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period = 1000 - 1; // PWM周期1000个计数
htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
// 配置PWM输出通道
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 500; // 初始占空比为50%
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
// 启动PWM
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
}
// 初始化GPIO
void GPIO_Init(void) {
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8; // TIM1_CH1引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
// 修改占空比
void Set_PWM_DutyCycle(uint16_t dutyCycle) {
if (dutyCycle <= 1000) { // 确保占空比值合法
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, dutyCycle);
}
}
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
GPIO_Init();
TIM1_Init();
while (1) {
for (uint16_t duty = 0; duty <= 1000; duty += 10) {
Set_PWM_DutyCycle(duty); // 增加占空比
HAL_Delay(50);
}
for (uint16_t duty = 1000; duty > 0; duty -= 10) {
Set_PWM_DutyCycle(duty); // 减小占空比
HAL_Delay(50);
}
}
}
代码解析
[*]TIM1_Init函数：初始化TIM1定时器并配置PWM模式。
[*]Set_PWM_DutyCycle函数：通过修改TIM1的比较寄存器（CCR1），动态调整PWM占空比。
[*]主循环：实现占空比在0%到100%之间的循环渐变，从而让LED的亮度逐渐变化。
测试与优化
[*]使用示波器测试PA8引脚的PWM输出信号，观察占空比是否随代码变化。
[*]如果需要更高的分辨率，可以调整Prescaler和Period参数，使PWM周期更精确。
小结通过STM32G431和其高级定时器TIM1，我们可以轻松生成高精度的PWM信号，并灵活调整占空比。这种方法广泛适用于工业控制、电机驱动和信号调制等场景。
看起来很详细，正好最近在学习STM32的定时器，受教了。 有没有遇到初始化失败的情况？想了解一下调试经验。 PWM输出能支持多高的频率？对实际应用有些好奇。 LED亮度变化很流畅，这种代码结构很实用！ 你觉得用STM32G4控制电机和用G0系列有什么主要区别？ 如果换成其他定时器，比如TIM2，是不是改一下引脚和时钟就可以了？ 定时器初始化这块代码很经典，感觉可以直接用到很多项目中。 想了解更多关于STM32CubeMX生成代码的方式，能否再写一篇？ G4系列的PWM精度真不错，支持！ 过来学习学习 G4是专门做电机控制的吗
通过调整占空比来控制 LED 亮度
通过调整占空比来控制 LED 亮度
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