基于STM32F103C8T6的端口重映射及定时器输出PWM控制

只看该作者 · 2024-1-29 17:20

#一、端口重映射原理及部分/完全重映射
#二、端口重映射的配置
#三、PWM控制
##1、通用定时器输出PWM
##2、PWM的工作原理
##3、PWM的内部运作机制
##4、PWM的模式
##5、自动加载的预载寄存器
#四、定时器输出PWM结构体及库函数的配置
#五、项目硬件
#六、项目代码

一、端口重映射原理及部分/完全重映射

每个外设都有若干个输入输出引脚，一般这些引脚也都不是固定不变的，但为了让开发工程师更好的安排引脚的功能和走向，引入了重映射的功能。也就是一个外设的引脚除了具有默认的端口外，也还可以设置重映寄存器来把这个外设映射到其他GPIO端口。方便硬件工程师布线，减少干扰。

只看该作者 · 2024-1-29 17:21

部分重映射：
功能外设的部分引脚重新映射，还有一部分引脚是原来的默认引脚，简言之，外设的功能不止能在默认引脚使用，还可以在其他引脚使用。
完全重映射：
功能外设的所有引脚都是重新映射。

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二、端口重映射的配置

1.使能GPIO引脚(重映射后的GPIO引脚)
2.使能功能外设
3.使能AFIO时钟，重映射必须使能AFIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
4.开启重映射:
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap,FunctionalState NewState);

只看该作者 · 2024-1-29 17:21

三、PWM控制

1、通用定时器输出PWM

以TIM3为例，STM32的通用定时器分为TIM2、TIM3、TIM4、TIM5，每个定时器都有独立的四个通道可以用来作为：输入捕获，输出比较，PWM输出，单脉冲模式输出等。

STM32的定时器除了TIM6和TIM7(基本定时器)之外，其他的定时器都可以产生PWM波输出，高级定时器TIM1,TIM8可以同时产生7路PWM输出，而通用定时器可以同时产生4路PWM输出，这样STM32可以最多同时输出30路PWM输出。

只看该作者 · 2024-1-29 17:21

2、PWM的工作原理

以向上计数为例，讲述PWM原理：

1.在PWM输出模式下除了CNT(计数器当值),ARR(自动重装载值)，CCRx(捕获/比较寄存器值)
2.在CNT小于CCRx时，TIMx_CHx通道输出低电平
3.在CNT大于或等于CCRx时，TIM_CHx通道输出高电平

所谓脉宽调制信号(PWM波)，就是一个TIMx_ARR自动重装载寄存器确定频率(由它决定pWM周期)，TIM_CCRx寄存器确定占空比信号。

只看该作者 · 2024-1-29 17:22

3、PWM的内部运作原理

CCR1：设置捕获比较器寄存器，设置比较值
CCMR1:设置PWM模式1或者PWM模式2
CCER:
P位:输出/捕获：设置极性：0高电平有效，1低电平有效
E位：输出/捕获:使能串口

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4、PWM的模式

1）模式一：边沿对齐模式

向上计数时：当TIMx_CNT<TIM_CCRx时通道1为有效电平，否则为无效电平；
向下计数时：一旦TIMx_CNT>TIMx_CCRx,CCR1通道1为无效电平，否则为有限电平；

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2）模式二：中央对齐模式

向上计数时：当TIMx_CNT<TIMx_CCRx时通道1为无效电平，否则为有效电平；
向下计数时：一旦TIMx_CNT>TIMx_CCRx,CCR1通道1为有效电平，否则为无效电平；

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5、自动加载的预加载寄存器

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APER=1，ARR立即生效
APER=2，ARR下个周期生效
void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef * TIMx,FunctionalState NewState);

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四、定时器输出PWM结构体及库函数的配置
1）打开时钟:GPIO时钟、TIM定时器时钟、部分重映射时钟
2）配置GPIO结构体
3）配置通用定时器结构体
4）配置定时输出PWM结构体
5）在主函数中配置PWM比较值

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五、项目硬件

SG90电机(舵机)

硬件接线：
红线：3.3V/5V
黑线：GND
黄线：信号线

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六、项目代码

motor.c#include "stm32f10x.h"
#include "motor.h"

void motor_config(void)
{

   GPIO_InitTypeDef GPIO_Motorinit;//配置GPIO结构体初始化
   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_Motorinit;//配置定时器结构体初始化
   TIM_OCInitTypeDef TIMPWM_Motorinit;//配置舵机定时器结构体初始化

   //1.打开时钟
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//配置GPIO时钟
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//配置定时器时钟
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//配置引脚复用时钟

   GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//配置重映射模式为部分重映射

   //2.配置GPIO结构
GPIO_Motorinit.GPIO_Mode  =  GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
   GPIO_Motorinit.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_5;//pin口配置为5
   GPIO_Motorinit.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz;//速度配置为50Mhz

   GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Motorinit);//配置GPIO初始化函数

   //3.配置通用定时器结构体
   TIM_Motorinit.TIM_ClockDivision  =  TIM_CKD_DIV1;//设置时钟不分频
   TIM_Motorinit.TIM_CounterMode =  TIM_CounterMode_Up;//设置计数方式为向上计数
   TIM_Motorinit.TIM_Period       =  200-1;//设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载值为199
   TIM_Motorinit.TIM_Prescaler    =  7200-1;//TIM时钟频率预分频值为7199

   TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_Motorinit); //配置定时器初始化函数

   //4.配置定时去输出PWM结构体
TIMPWM_Motorinit.TIM_OCMode    = TIM_OCMode_PWM1;//配置PWM定时器模式为1
TIMPWM_Motorinit.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//使能PWM比较输出
TIMPWM_Motorinit.TIM_OCPolarity  = TIM_OCNPolarity_Low;//选择有效输出的极性

TIM_OC2Init(TIM3,&TIMPWM_Motorinit);//配置初始化函数
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能PWM输出
   TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//自动加载的预装载寄存器使能

}

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motor.h#include "stm32f10x.h"

void motor_config(void);

只看该作者 · 2024-1-29 17:29

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "LED.h"
#include "usart.h"
#include "relay.h"
#include "shake.h"
#include "exti.h"
#include "tim.h"
#include "motor.h"

void delay(uint16_t time)//延迟函数
{
uint16_t i=0;
   while(time--)
{
i=12000;
   while(i--);
}
}

int  main()
{
   uint16_t pwmval=155;//定义变量pwmval
   usart_init();//串口初始化
   tim_config();//定时器初始化
   LED_Init();//LED初始化
   motor_config();//PWM初始化

   while(1)
   {
for(pwmval=195;pwmval>=175;pwmval=-5)
   {
TIM_SetCompare2(TIM3,pwmval);
      delay(500);
   }


   }
}

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usart.c(串口)

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>

void usart_init(void)
{

GPIO_InitTypeDef gpioinstructure;//GPIO结构体初始化函数
   USART_InitTypeDef usartinstructure;//USART结构体初始化函数
   NVIC_InitTypeDef  nvicinstructure;//中断控制器结构体初始化函数

   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//配置中断控制器优先抢占级组

//1.配置GPIO、USART、引脚复用时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//配置引脚复用时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//配置USART时钟

//2.配置GPIO结构体

//配置PA9 TX 输出引脚
gpioinstructure.GPIO_Mode  =  GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
   gpioinstructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_9 ;//引脚9
   gpioinstructure.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz;//速度为50Mhz

   GPIO_Init(GPIOA,&gpioinstructure);//GPIO初始化

   //配置PA10 RX 接收引脚
   gpioinstructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输出
   gpioinstructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚10

GPIO_Init(GPIOA,&gpioinstructure);//GPIO初始化

//3.配置串口的结构体
   usartinstructure.USART_BaudRate = 115200;//波特率为115200
usartinstructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流配置
usartinstructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx ;//接收模式
usartinstructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无校验位
usartinstructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
usartinstructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//有效数据位为8位

USART_Init(USART1,&usartinstructure);//初始化串口1

USART_Cmd(USART1,ENABLE); //使能串口1

USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//串口中断配置

//4.配置中断控制器的结构
   nvicinstructure.NVIC_IRQChannel  =  USART1_IRQn;//中断通道
nvicinstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //通道使能
nvicinstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级配置为1
nvicinstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//子优先级配置为1

   NVIC_Init(&nvicinstructure);//中断控制器初始化

}

//发送字符
void USARTSendByte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{
USART_SendData(USARTx, Data);
   while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TXE)==RESET);
}

//发送字符串
void USARTSendStr(USART_TypeDef* USARTx, char *str)
{
uint16_t i=0;
   do
{
   USARTSendByte(USARTx,*(str+i));
   i++;
}while(*(str+i)!='\0');

while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC)==RESET);

}

//printf函数的重映射
int fputc(int ch,FILE *f)
{
USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);//发送
   while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);//发送数据寄存器空标志位判断

return (ch);

}

int fgetc(FILE *f)
{
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==RESET);//接收数据寄存器非空标志位判断

return (int)USART_ReceiveData(USART1);//返回接收到的字符
}

只看该作者 · 2024-1-29 17:29

usart.h

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>

void usart_init(void);
void USARTSendByte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
void USARTSendStr(USART_TypeDef* USARTx, char *str);