1. 项目背景PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种通过调节信号的宽度（占空比）来实现控制的技术，在嵌入式系统中得到了广泛应用。无论是在电机控制、LED亮度调节，还是在音频信号生成中，PWM都扮演着重要角色。
STM32F103是一款基于ARM Cortex-M3核心的微控制器，具有丰富的外设和强大的计算能力，能够轻松实现PWM信号的生成。今天，我们将介绍如何在STM32F103上使用PWM输出控制一个LED的亮度。
2. 开发环境搭建要完成本项目，我们需要准备以下工具和设备：
- 开发板：STM32F103C8T6开发板（俗称蓝色小开发板）。
- 开发工具：
- STM32CubeMX：用于外设配置和代码生成。
- STM32CubeIDE：编写和编译代码。
- 硬件：
- LED灯和适当的电阻（建议220Ω）。
- 杜邦线（用于连接开发板和LED）。
3. 配置PWM外设我们将在STM32F103上使用定时器（Timer）来生成PWM信号。定时器通过不同的占空比来控制PWM输出，从而调节LED的亮度。
步骤：- 打开STM32CubeMX并选择STM32F103C8T6芯片。
- 进入Peripherals菜单，选择TIM3（作为PWM输出）。
- 配置TIM3为PWM模式，设置预分频器和自动重装载寄存器（ARR）来确定PWM的周期。
- 配置PA6为TIM3的输出引脚。
- 生成代码，选择STM32CubeIDE作为开发环境。
4. 代码实现生成代码后，我们可以在STM32CubeIDE中编写应用程序代码。以下是一个完整的代码示例，用于控制LED的亮度。
#include "main.h"
// 定义PWM占空比
uint32_t pwmDutyCycle = 0;
// 初始化定时器
void Timer_Init(void)
{
// TIM3定时器配置
TIM_HandleTypeDef htim3;
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
htim3.Instance = TIM3;
htim3.Init.Prescaler = 72 - 1; // 1 MHz的定时器时钟
htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim3.Init.Period = 1000 - 1; // PWM周期为1ms
htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim3.Init.RepetitionCounter = 0;
if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
// 配置PWM通道1（PA6）
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = pwmDutyCycle; // 初始化占空比为0
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
// 启动PWM
if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
// 调节PWM占空比
void Set_PWM_DutyCycle(uint32_t dutyCycle)
{
if (dutyCycle <= 1000)
{
pwmDutyCycle = dutyCycle;
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pwmDutyCycle);
}
}
// 主程序
int main(void)
{
// HAL库初始化
HAL_Init();
// 系统时钟配置
SystemClock_Config();
// 初始化GPIO、定时器
Timer_Init();
// 循环调节PWM占空比来改变LED亮度
while (1)
{
for (uint32_t i = 0; i <= 1000; i += 10)
{
Set_PWM_DutyCycle(i);
HAL_Delay(50); // 延迟50ms
}
for (uint32_t i = 1000; i > 0; i -= 10)
{
Set_PWM_DutyCycle(i);
HAL_Delay(50); // 延迟50ms
}
}
}
- Timer_Init：配置定时器TIM3以生成PWM信号。通过设置预分频器和ARR寄存器，我们决定PWM信号的周期为1ms。
- Set_PWM_DutyCycle：根据传入的占空比调整TIM3的比较寄存器，进而改变PWM的占空比。
- 主程序：在主循环中，我们通过改变占空比使LED逐渐亮起和变暗，从而实现LED的亮度渐变效果。
6. 调试与测试- 将代码编译并烧录到STM32F103开发板中。
- 将PA6引脚连接到LED的正极，并连接适当的限流电阻（如220Ω）。
- 通过调试，我们可以看到LED的亮度逐渐从暗到亮，再从亮到暗，形成渐亮渐暗的效果。
7. 常见问题与解决方案- 问题：LED无法正常亮起或亮度不变。解决方案：检查定时器和PWM配置，确保PA6引脚已正确配置为定时器的输出引脚。
- 问题：LED亮度变化不平滑。解决方案：检查PWM周期和占空比设置，确保周期足够长，且占空比调节的步进足够小，以实现平滑过渡。
- 问题：LED闪烁不稳定。解决方案：检查定时器的初始化配置，确保定时器时钟和PWM频率设置正确。
8. 总结在STM32F103微控制器上使用PWM进行LED亮度控制是一个简单而常见的应用。通过配置定时器生成PWM信号并调节占空比，我们可以灵活地控制LED的亮度。此技术不仅在LED调光中有应用，还可以扩展到电机控制、音频调节等多个领域。
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