脉冲宽度调制的本质及其在 STM32 中的应用

闲谈

2023-09-21 12:10:39

在嵌入式系统中，定时器扮演着至关重要的角色，而其中脉冲宽度调制 (PWM) 是最具影响力的技术之一。然而，理解 PWM 并不总是轻而易举。本文将以一种独特的视角审视 PWM 的本质，深入探究其在 STM32 微控制器中的应用。

PWM 的基础

脉冲宽度调制 (PWM) 是一种将数字信号转换为模拟信号的技术。它通过调整脉冲的宽度来调制模拟信号的幅度。PWM 信号由周期性方波组成，其脉冲宽度相对于周期时间进行变化。

PWM 在 STM32 中的应用

STM32 微控制器配备了专门用于生成 PWM 信号的定时器外设。这些定时器具有丰富的配置选项，允许开发人员定制 PWM 信号以满足特定的应用程序需求。PWM 在 STM32 中的主要应用包括：

电机控制： 通过调节 PWM 信号的脉冲宽度，可以控制直流或交流电机的速度和方向。
LED 调光： PWM 可用于调暗或调节 LED 的亮度。
音频生成： 通过组合不同的 PWM 信号，可以合成复杂的音频波形。
通信： PWM 可用于实现串行通信协议，例如 I²C 和 SPI。

STM32 PWM 的实现

STM32 PWM 的实现涉及以下步骤：

选择一个适合应用程序需求的定时器。
配置定时器参数，包括时钟源、预分频器和重装载值。
设置输出比较通道并启用 PWM 输出。
编写软件来动态更改 PWM 信号的脉冲宽度。

示例应用程序

为了展示 STM32 PWM 的实际应用，这里有一个简单的示例：

// 初始化定时器
TIM_HandleTypeDef htim;
htim.Instance = TIM2;
htim.Init.Prescaler = 84 - 1;
htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim.Init.Period = 1000;
HAL_TIM_Base_Init(&htim);

// 设置 PWM 输出
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 500;
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);

// 启动 PWM 输出
HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1);