随着嵌入式系统的快速发展，ST 的 STM32 系列微控制器因其高性能和丰富的外设功能被广泛应用于工业、消费电子等领域。本文将以 STM32G431 为例，深入探讨其 PWM（脉宽调制）功能的配置与应用，包括硬件配置、固件代码以及实际应用场景分析。
PWM 简介PWM 是一种通过调节信号占空比来控制设备的技术，常用于电机控制、LED 调光和音频信号生成。STM32G431 的定时器模块为 PWM 提供了强大的硬件支持，使开发者可以高效生成稳定的 PWM 信号。
硬件配置- 开发板和工具
使用 NUCLEO-G431RB 开发板，并借助 STM32CubeIDE 进行开发。
- 连接电路
- 将一个 LED 连接到 GPIO 引脚（如 PA8）。
- 通过 PWM 信号控制该 LED 的亮度变化。
- 时钟设置
使用 STM32CubeMX 配置时钟源，确保定时器和 PWM 功能有足够的时钟频率支持。
软件配置与实现以下代码展示了如何配置 STM32G431 的 TIM1 来生成 PWM 信号。
- #include "stm32g4xx_hal.h"
- // 定义定时器句柄
- TIM_HandleTypeDef htim1;
- // PWM 配置函数
- void PWM_Init(void) {
- __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); // 启用 TIM1 时钟
- __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟
- // 配置 GPIO PA8 为 TIM1_CH1
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
- GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
- GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;
- HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
- // 配置 TIM1 基本参数
- TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
- TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
- htim1.Instance = TIM1;
- htim1.Init.Prescaler = 80 - 1; // 分频系数
- htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
- htim1.Init.Period = 1000 - 1; // 自动重载值
- htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
- htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
- HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
- // 配置 PWM 模式
- sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
- sConfigOC.Pulse = 500; // 初始占空比 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);
- }
- // 主函数
- int main(void) {
- HAL_Init();
- PWM_Init();
- while (1) {
- for (uint16_t duty = 0; duty <= 1000; duty += 10) {
- __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, duty); // 调整占空比
- HAL_Delay(50); // 50ms 延时
- }
- for (uint16_t duty = 1000; duty >= 10; duty -= 10) {
- __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, duty);
- HAL_Delay(50);
- }
- }
- }
- 时钟配置
启用了 TIM1 和 GPIOA 的时钟，并通过 HAL 库设置了时钟分频和计数器模式。
- PWM 信号生成
TIM1 的通道 1（PA8）被配置为 PWM 模式，起始占空比为 50%。
- 占空比动态调整
主循环中通过 __HAL_TIM_SET_COMPARE 修改占空比，从而实现 LED 的渐亮和渐暗效果。
实际应用场景- 电机速度控制
通过改变 PWM 信号占空比控制电机的转速，适用于风扇、泵等设备。
- LED 调光
在智能家居中，使用 PWM 控制 LED 的亮度，实现节能和环境氛围调节。
- 音频信号生成
利用高频 PWM 信号合成不同音调，用于蜂鸣器等音频设备。
小结STM32G431 作为一款性能强大的 MCU，在 PWM 控制方面表现出色。通过合理的硬件配置和软件设计，开发者可以轻松实现多种 PWM 应用，为嵌入式系统开发提供无限可能。
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