第1章：PWM输出实战——通用定时器PWM输出配置

各位同学，咱们今天来聊聊PWM输出。说实话，PWM这东西在嵌入式开发里太常见了——调个灯、控个舵机、驱动个电机，哪哪都离不开它。我刚开始学STM32那会儿，总觉得PWM配置挺玄乎的，后来踩了几个坑才明白，其实核心就三件事：定时器怎么配、GPIO怎么设、参数怎么算。

好，咱们直接进入正题。

1.1 通用定时器PWM输出配置（HAL库与标准库）

先说说定时器的选择。STM32的通用定时器（TIM2~TIM5）都支持PWM输出，我一般习惯用TIM3，因为它的通道映射到GPIO比较方便。配置PWM输出，说白了就是让定时器工作在PWM模式1或模式2下。

HAL库配置方式：

// 初始化定时器句柄
TIM_HandleTypeDef htim3;

void MX_TIM3_Init(void)
{
    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
    
    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 71;          // 72MHz / (71+1) = 1MHz
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 19999;          // 1MHz / (19999+1) = 50Hz
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);
    
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 1500;             // 占空比初始值，对应1.5ms
    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
}

标准库配置方式：

void TIM3_PWM_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 19999;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1500;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
    
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

1.2 GPIO复用功能配置

定时器配置好了，还得把GPIO口设成复用功能。不然信号出不去，你说气不气人？

以STM32F103为例，TIM3的通道1映射在PA6上。配置时要注意两点：一是开启GPIO时钟，二是设置复用功能。

// HAL库方式
void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;      // 复用推挽输出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 标准库方式
void GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

1.3 PWM参数计算——以50Hz舵机控制为例

舵机控制是PWM应用的经典案例。标准舵机要求50Hz的PWM信号，也就是周期20ms。占空比范围一般是0.5ms~2.5ms，对应舵机角度0°~180°。

咱们来算算参数。系统时钟72MHz，经过预分频器分频后得到定时器时钟。我一般这么算：

说白了，CCR值就是占空比对应的计数值。你想想看，定时器从0数到19999，当计数值小于CCR时输出高电平，大于CCR时输出低电平。改变CCR，就改变了高电平的宽度。

1.4 呼吸灯实验——渐变PWM

呼吸灯实验，说白了就是让LED的亮度从暗到亮、再从亮到暗循环变化。实现方式很简单：在主循环里不断改变CCR的值。

void breath_light(void)
{
    uint16_t duty = 0;
    uint8_t direction = 1;  // 1:增加, 0:减少
    
    while(1)
    {
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, duty);
        
        if(direction)
        {
            duty += 10;
            if(duty >= 19999) direction = 0;
        }
        else
        {
            duty -= 10;
            if(duty <= 0) direction = 1;
        }
        
        HAL_Delay(10);  // 延时10ms，控制渐变速度
    }
}

这里有个小技巧：步长和延时时间共同决定了呼吸效果。步长太大，呼吸会显得很突兀；步长太小，变化又太慢。我一般用步长10、延时10ms，效果比较自然。

知识体系总览

为了让大家更直观地理解本章的知识结构，我画了一张图：

这张图把本章的核心内容串起来了。你看，定时器配置、GPIO设置、参数计算，这三块是基础。把它们搞明白了，舵机控制和呼吸灯实验就是水到渠成的事。

好了，这一章的内容就到这里。记住，PWM配置的核心就三个参数：预分频值、自动重装载值、比较值。把这三个参数算清楚，什么PWM应用都不在话下。

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