近年来，STMicroelectronics（意法半导体）的STM32系列微控制器因其强大的性能、灵活的外设以及易用的开发生态，受到了嵌入式开发者的广泛青睐。在工业控制、消费电子等领域，PWM（脉宽调制）作为一种控制技术，应用非常广泛。本文将以STM32G431为例，介绍如何配置并使用其高级定时器实现PWM功能。
1. STM32G431简介STM32G431是STM32G4系列的一员，定位于数字电源与高性能应用。其特点包括：
- 主频高达170MHz的ARM Cortex-M4内核
- 丰富的外设，包括高级定时器（TIM1、TIM8），适用于高精度控制
- 内置运算放大器和DAC，适合电机控制和信号处理
2. PWM的基本原理PWM通过控制信号的占空比来实现能量或信号的调制。以定时器为核心，MCU通过设置周期、占空比等参数，产生所需的PWM波形，广泛应用于电机速度控制、LED调光等场景。
3. STM32G431的PWM配置步骤通过STM32CubeMX和HAL库，可以快速完成PWM的配置和实现。以下是实现一个简单PWM波的代码示例。
代码实现- #include "main.h"
- // 定义PWM输出通道和定时器句柄
- TIM_HandleTypeDef htim1;
- uint32_t pwm_duty_cycle = 50; // 初始占空比为50%
- // 定时器初始化函数
- void MX_TIM1_Init(void)
- {
- TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
- TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
- TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
- htim1.Instance = TIM1;
- htim1.Init.Prescaler = 170 - 1; // 定时器分频
- htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
- htim1.Init.Period = 1000 - 1; // PWM周期为1ms
- htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
- htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
- htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
- if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler();
- }
- sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
- if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler();
- }
- if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler();
- }
- sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
- sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
- if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler();
- }
- sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
- sConfigOC.Pulse = pwm_duty_cycle * (htim1.Init.Period + 1) / 100; // 根据占空比设置脉冲宽度
- sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
- sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
- if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
- {
- Error_Handler();
- }
- // 启动PWM输出
- HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
- }
- // 修改PWM占空比的函数
- void Set_PWM_DutyCycle(uint8_t duty)
- {
- pwm_duty_cycle = duty;
- __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, duty * (htim1.Init.Period + 1) / 100);
- }
- int main(void)
- {
- HAL_Init();
- SystemClock_Config();
- MX_TIM1_Init();
- while (1)
- {
- // 模拟占空比变化
- for (uint8_t duty = 10; duty <= 90; duty += 10)
- {
- Set_PWM_DutyCycle(duty);
- HAL_Delay(500);
- }
- }
- }
- 初始化定时器：通过MX_TIM1_Init函数配置TIM1的分频系数、计数模式、周期等参数。
- 配置PWM通道：调用HAL_TIM_PWM_ConfigChannel设置TIM1的通道1为PWM模式。
- 实时更新占空比：通过Set_PWM_DutyCycle函数动态调整PWM波的占空比。
4. 测试与优化通过示波器，可以观察到PWM波形的变化。如果需要更高的分辨率或特殊波形，可以：
- 调整定时器的分频参数
- 使用DMA或中断提高实时性
- 集成其它外设，如DAC，实现更复杂的功能
5. 总结本文通过详细的代码示例，介绍了如何在STM32G431上实现基本的PWM功能。STM32G431凭借其强大的硬件资源和高灵活性，非常适合应用于工业控制、电机驱动等场景。
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