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STM32 PWM波驱动模拟舵机(库函数版)

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
数字舵机 vs 模拟舵机 “数字舵机区别于传统的模拟舵机,模拟舵机需要给它不停的发送PWM信号,才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动,数字舵机则只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:13 | 显示全部楼层
"到底模拟舵机与数码舵机在实际使用中有什么区别呢?我自己总结大致有以下几点:

1 数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
2 在同样标称1.6公斤的舵机面前数码舵机在实际表现中会感觉更加“力气大”而模拟舵机就会“肉”点。
3 模拟舵机由于控制芯片是模拟电路,所以即便是相同型号的舵机会存在小小的性能差异,而数码舵机在一致性方面就非常好。
4 数码舵机一般均采用PID优化算法,所以,线性要好过模拟舵机。
5 对于高灵敏度的控制,建议选择数码舵机,如直升机的控制,高速固定翼飞机,高速滑翔机,比赛用车膜型,云台的控制等
6 对于不是特别需要灵敏度的场合,如低速固定翼(二战飞机,练习机,低速滑翔机等),船模,娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。

"(http://www.321mx.com/blog/548.html)


基本上参考《STM32不完全手册——库函数版本》

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:14 | 显示全部楼层
"到底模拟舵机与数码舵机在实际使用中有什么区别呢?我自己总结大致有以下几点:

1 数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
2 在同样标称1.6公斤的舵机面前数码舵机在实际表现中会感觉更加“力气大”而模拟舵机就会“肉”点。
3 模拟舵机由于控制芯片是模拟电路,所以即便是相同型号的舵机会存在小小的性能差异,而数码舵机在一致性方面就非常好。
4 数码舵机一般均采用PID优化算法,所以,线性要好过模拟舵机。
5 对于高灵敏度的控制,建议选择数码舵机,如直升机的控制,高速固定翼飞机,高速滑翔机,比赛用车膜型,云台的控制等
6 对于不是特别需要灵敏度的场合,如低速固定翼(二战飞机,练习机,低速滑翔机等),船模,娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。

"(http://www.321mx.com/blog/548.html)


基本上参考《STM32不完全手册——库函数版本》

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:15 | 显示全部楼层
pwm.c 初始化函数
//PWM输出初始化  
//arr:自动重装值  
//psc:时钟预分频数  
  
void TIM_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)  
{   
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;  
  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3 | RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);// 使能定时器时钟TIM2/TIM3/TIM4  
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);  //使能GPIOA/GPIOB外设时钟使能  
                                                                              
  
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM2 CH3(PA2复用输出)、TIM2 CH4(PA3复用输出)的PWM脉冲波形  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; //TIM2_CH3(PA2复用输出)、TIM2 CH4(PA3复用输出)  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
      
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //TIM3的3、4通道,TIM4的3、4通道  
  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     //B口的0、1对应TIM3的3、4通道,B口的8、9对应TIM4的3、4通道,设置为复用推挽输出  
  
      
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    50HZ  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式  
      
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  
    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  
  
   
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能  
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高  
  
  
  TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     
  TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能  
  TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     
  TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能     
    TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx     
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     
  TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能  
      
      
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);    //MOE 主输出使能  
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIM2  
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);    //MOE 主输出使能  
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3  
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE);    //MOE 主输出使能  
    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4  
}  

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:17 | 显示全部楼层
int main(void)
{
u16 pwmval1=749;//1.5ms->90度

delay_init(); //延时函数初始化

TIM_PWM_Init(9999,143);//不分频。PWM 频率=72*10^6/(9999+1)/(143+1)=50Hz

while(1)
{
//调节占空比pwmval1/(9999+1)
TIM_SetCompare3(TIM2,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM2,pwmval1);
TIM_SetCompare3(TIM3,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM3,pwmval1);
TIM_SetCompare3(TIM4,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM4,pwmval1);
}

}

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:21 | 显示全部楼层
以下转自:http://www.cnblogs.com/ghdnui/articles/3429732.html

void TIM_Configuration(void)  
{  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;  
    GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;  
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3 | RCC_APB1Periph_TIM4 , ENABLE);  
      
      
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //TIM3的1、2通道    ,产生PWM  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);       //PA的6,7口对应TIM3的1、2通道,设置为复用推挽输出  
  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //TIM4的1、2、3、4通道  
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     //B口的6,7,8,9对应TIM4的1、2、3、4通道,设置为复用推挽输出  
  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =9999;           //自动重载周期值  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =143;          //预分频值 ,这里是50HZ  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;        //时钟分割  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;      //计数摸式为向上计数  
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);  
    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);         //TIM3,和TIM4用的相同配置,写入配置  ,PWM频率为50HZ  
                                                                        
    //设定占空比  
      
    TIM_OCStructInit(& TIM_OCInitStructure);      //恢复初始  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //定时器模式为pwm模式1  
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0;              //脉冲值,即输出都是低电平  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //极性为高  
      
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);     //将配置数据写入TIM3的通道1  
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);    //预装载使能  
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  
  
    TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  
    TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  
    TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  
    TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//TIM4的4个通道都用相同的配置  
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE);  
    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4, ENABLE);          //使能PWM模式  
}  

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:25 | 显示全部楼层
void SetJointAngle(u8 ID, float angle)  
{  
    switch(ID)  
    {  
        case 0:                                      //-90°~90°     
            angle=angle+90.0;                        
            angle=(u16)(50.0*angle/9.0+249.0);      
            TIM_SetCompare1(TIM3,angle);         
            break;  
                                                 //0°~180°  
        case 1:  
            angle=(u16)(4.175*angle+409.25);  
            TIM_SetCompare2(TIM3,angle);            
            break;  
  
  
        case 2:                                    //-150°~0°  
            angle=-angle;  
            angle=(u16)(4.175*angle+480.0);  
            TIM_SetCompare1(TIM4,angle);  
            break;  
  
        case 3:  
            angle=-180-angle;  
            angle=-angle;  
            angle=(u16)(4.175*angle+315.0);  
         
  
            TIM_SetCompare2(TIM4,angle);  
            break;  
                                              //-90°~90°  
        case 4:  
            angle=90.0+angle;  
            angle=(u16)(249.0+50.0*angle/9.0);  
            TIM_SetCompare3(TIM4,angle);              
            break;   
  
  
        default: break;  
    }      
}  

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:25 | 显示全部楼层
舵机原理:http://blog.csdn.net/a2009374138/article/details/8772432

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:28 | 显示全部楼层
1、什么是舵机

       舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。
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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:29 | 显示全部楼层
2、工作原理

       控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:30 | 显示全部楼层
3、舵机的控制


        舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:
      0.5ms-----------    0度
      1.0ms-----------  45度
      1.5ms-----------  90度
      2.0ms-----------135度
      2.5ms-----------180度

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:32 | 显示全部楼层
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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:32 | 显示全部楼层
小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V,转速也不是很快,一般为0.22/60度或0.18/60度,所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时,舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应,就需要更高的转速了。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:33 | 显示全部楼层
舵机上有三根线,分别为VCC、GND、信号线。而不需要另外接驱动模块,直接用单片机的管脚控制就行了。控制信号一般要求周期为20ms的PWM信号。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:34 | 显示全部楼层
   如果要更为精确的控制舵机(转动角度差<=1度),则需要控制输出PWM信号的占空比,

      例如:我可以把0~180分为1024份(可以任取,决定与定时器的时钟频率),范围为0.5ms~2.5ms

                  则可以得到0.09度/us,因此可以由 PWM=0.5+N*0.09(N是角度)控制舵机转动0~180度间的任意角度。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:35 | 显示全部楼层
转自:http://blog.csdn.net/gtkknd/article/details/39296151

首先,本人虽然初学STM32但极力反对一种误人子弟的观点:“对于STM32这样级别的MCU,有库函数就不用去看寄存器怎么操作的了!”

好了,言归正传,最近总看到很多朋友对于PWM这个实验有很多的疑惑,看到原子也在极力的回复也挺累的(体谅一下幸苦的原子大神,(*^__^*) ),所以我打算写这么一篇文字来阐述一下我个人对STM32的PWM的理解。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:37 | 显示全部楼层
首先来说,你要使用PWM模式你得先选择用那个定时器来输出PWM吧!除了TIM6、TIM7这两个普通的定时器无法输出PWM外,其余的定时器都可以输出PWM,每个通用定时器可以输出4路PWM,高级定时器TIM1、TIM8每个可输出7路PWM,这里为了方便起见,我们选择与实验相同的TIM3的通道2来说明。选好定时器及通道后,下一步就是要使能定时器的时钟,根据需要看看是否需要重映射IO,然后就是配置输出PWM的IO及定时器,到这里原子的视频及例程都有详细的介绍,这里只需要提一点有些网友疑惑的TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;这句话是什么作用?其实仔细看过技术手册后发现这句话与PWM输出实验其实是没关系的,这句话是设置定时器时钟(CK_INT)频率与数字滤波器(ETR,TIx)使用的采样频率之间的分频比例的(与输入捕获相关),0表示滤波器的频率和定时器的频率是一样的。至于其余部分,我就不再赘述。做完这些准备工作后,我就针对大多数朋友疑惑的地方——PWM模式的初始化设置做一个详细的阐述:先贴代码

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:38 | 显示全部楼层
1       TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
     2       TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
     3       TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
     4       TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);   //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
     5       TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器,即TIM3_CCR2的预装载值在更新事件到来时才能被传送至当前寄存器中。
     6       TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
这6句话就把PWM的通道配置好了,一句句来解释:
这里原子选择的PWM2模式,为什么选择的是PWM2模式呢?为什么不选择PWM1模式呢?两者又有什么区别呢?下面我们就一探究竟,PWM1和PWM2模式是由CCMR1的OC1M和OC2M来决定的,因为我们选择的是是通道2,所以设置的是OC2M,再看相关介绍
OC1M[2:0]:输出比较1模式(Output compare 1 enable)

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:40 | 显示全部楼层
110:PWM模式1- 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为
无效电平;在向下计数时,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0),否
则为有效电平(OC1REF=1)。
111:PWM模式2- 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平,否则为
有效电平;在向下计数时,一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平,否则为无效电
平。

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远芳侵古道|  楼主 | 2021-9-29 21:43 | 显示全部楼层
看到红色的“有效电平”了吧,那么这又是谁定义的呢?别急,再看手册,可知它是由CCER这个寄存器的CCxP来决定的这里是通道2,所以是CC2P,继续看介绍
CC1P:输入/捕获1输出极性(Capture/Compare 1 output polarity)  位1
CC1通道配置为输出:
0:OC1高电平有效
1:OC1低电平有效
现在很清楚了吧,又因为第3句,TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高,所以这里我们设置的CC2P是0,也就是默认的OC2高电平有效。这样第3句话也捎带着解释了,哈哈!由于我们的战舰板的LED是低电平亮,而刚开始的给CC2P用来设置占空比的led0pwmval为0它是小于等于TIM3_CNT的,也就符合TIMx_CNT>=TIMx_CCR1时通道2输出有效电平,也就是高电平,所以你把原子的例程原封不动的Down到板子里,会看到刚上电,LED灯是不亮的。现在这块明白了吧!若你觉得还是不爽,我就非得用PWM1模式,那也可以,就像有个网友说“我拿原子的PWM Code就改了一个PWM1模式,按原子讲的PWM1和PWM2的输出是相反的啊,可是我上电发现LED是常亮的啊?怎么回事啊,求解释啊。。。”我们来分析一下这位朋友的代码,他把PWM2改成了PWM1,别的什么都没动,那么现在符合“PWM模式1- 在向上计数时,一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平”
,否则为无效电平。“结果必然是就是LED长亮喽,要想得到跟原代妈一样的效果,那就把CC2P设置成1,OC2低电平有效,这样就可以了,有兴趣的朋友可以动手试试!(实践出真知吗!)
好了,废了这么多话,也不早了 洗洗睡吧!希望这篇文字对PWM有疑惑的朋友有所帮助!希望大家共同进步!分享是一种快乐,欢迎批评指正!

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