3、MCU定时器配置：以STM32为例，讲解通用定时器（TIM）的时钟源、预分频器、自动重装载寄存器配置，生成精确PWM。

好，咱们直接进入正题。舵机控制的核心，说白了就是PWM。而PWM的精度和稳定性，全靠定时器撑着。我见过不少新手，上来就调PWM频率，结果舵机抖得像筛糠，最后发现是定时器时钟源没选对。今天咱们就以STM32的通用定时器为例，把时钟源、预分频器、自动重装载寄存器这三个东西彻底讲透。

3.1 时钟源：PWM的“心跳”从哪来？

定时器要工作，首先得有时钟。STM32的通用定时器（比如TIM2、TIM3、TIM4、TIM5）的时钟源，通常来自APB1总线。但这里有个坑——APB1的时钟频率不一定等于定时器时钟频率。

我习惯先查一下芯片的时钟树。以STM32F103为例，如果APB1预分频器设置为1（不分频），那么定时器时钟就等于APB1时钟。但如果APB1预分频器大于1，定时器时钟会翻倍，变成APB1时钟的两倍。嗯，这里要注意：很多库函数初始化时，默认APB1是2分频，所以定时器时钟其实是72MHz（如果系统时钟是72MHz的话）。

你想想看，如果这个搞错了，后面算出来的PWM频率全都会翻车。我在项目中遇到过一回，明明算好了50Hz的舵机控制频率，结果输出成了100Hz，舵机直接不认。查了半天，才发现是时钟源理解错了。

3.2 预分频器（PSC）：把时钟“降频”到合适范围

时钟源频率太高，直接给计数器用肯定不行。预分频器的作用，就是把时钟频率降下来。说白了，就是分频。

预分频器的值是一个16位的寄存器，范围从0到65535。实际分频系数 = PSC寄存器的值 + 1。举个例子：

• 如果PSC = 0，分频系数 = 1，时钟不变
• 如果PSC = 71，分频系数 = 72，72MHz变成1MHz
• 如果PSC = 7199，分频系数 = 7200，72MHz变成10kHz

我个人习惯，先把定时器时钟降到1MHz，这样每个计数周期就是1微秒，算起来特别方便。舵机控制一般需要50Hz的PWM，周期20ms，也就是20000微秒。用1MHz的计数时钟，自动重装载值设成20000-1，刚刚好。

3.3 自动重装载寄存器（ARR）：决定PWM周期

ARR决定了计数器从0数到多少，然后重新开始。PWM的周期，就是由ARR决定的。

计算公式很简单：

PWM频率 = 定时器时钟频率 / ((PSC + 1) × (ARR + 1))

还是用刚才的例子：定时器时钟72MHz，PSC = 71（分频到1MHz），ARR = 19999（计数20000次），那么PWM频率 = 72MHz / (72 × 20000) = 50Hz。完美。

我曾经犯过一个低级错误——ARR设成了20000，结果周期变成了20001个计数，频率偏了一点点。舵机对频率其实挺敏感的，差个几赫兹，角度就会抖。所以，记得ARR要减1。

3.4 生成PWM：捕获/比较寄存器（CCR）上场

有了时钟、有了周期，接下来就是控制占空比了。CCR寄存器就是干这个的。

当计数器的值小于CCR时，PWM输出高电平；大于等于CCR时，输出低电平（或者反过来，取决于极性设置）。所以，占空比 = CCR / (ARR + 1) × 100%。

舵机的控制信号，周期20ms，高电平脉宽0.5ms到2.5ms对应0°到180°。换算成CCR值：

舵机角度	高电平脉宽	CCR值（1MHz计数）
0°	0.5ms	500
90°	1.5ms	1500
180°	2.5ms	2500

嗯，这里要注意：不同品牌的舵机，脉宽范围可能略有差异。我建议拿到舵机后，先用示波器实测一下，确认最小和最大脉宽。别问我为什么知道——我曾经因为没看手册，直接把一个舵机烧了。

3.5 代码示例：STM32 HAL库配置

说了这么多理论，咱们直接上代码。以下是用STM32 HAL库配置TIM3输出PWM的示例：

// 定时器句柄
TIM_HandleTypeDef htim3;

// 定时器初始化函数
void MX_TIM3_Init(void)
{
    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 71;          // PSC = 71，72MHz / 72 = 1MHz
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 19999;          // ARR = 19999，周期20ms
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    
    if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    // 配置PWM通道1
    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
    sConfigOC.Pulse = 1500;             // CCR = 1500，初始占空比1.5ms（90°）
    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输出
void Start_PWM(void)
{
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
}

// 动态修改占空比
void Set_Servo_Angle(uint16_t pulse_width)
{
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pulse_width);
}

代码很简单，但有几个细节我提一下：

• AutoReloadPreload 建议使能。这样修改ARR时，会在下一个周期生效，避免产生不完整的PWM脉冲。
• Pulse 初始值设成1500，对应90°。这样上电后舵机不会突然转到极限位置，比较安全。
• 修改占空比 用 __HAL_TIM_SET_COMPARE 宏，效率高，而且不会产生毛刺。

3.6 总结一下

定时器配置PWM，说白了就是三步：

1. 选时钟源——搞清楚定时器时钟到底是多少MHz
2. 设预分频器——把时钟降到方便计算的频率（比如1MHz）
3. 设自动重装载值——决定PWM周期（舵机就是20ms）

最后用CCR控制占空比，就搞定了。你想想看，是不是比想象中简单？

我个人习惯，每次配置完定时器，都会用示波器看一眼波形。频率对不对？占空比准不准？有没有毛刺？确认无误了再往下走。这个习惯帮我省了不少调试时间。

下一章咱们聊聊PWM的极性和对齐模式，这些在电机控制里也很关键。到时候见。