關(guān)于定時(shí)器輸出的PWM頻率范圍及占空比精度

我想要TIM定時(shí)器輸出的PWM波形：0.1%精度占空比, 頻率范圍：200Hz - 10KHz。請(qǐng)問能實(shí)現(xiàn)嗎？

Ⅰ寫在前面

如果有朋友下載了上一篇文章我提供的例程，在“bsp_timer.h”文件下，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)有如下一段被我注釋了的【說明性文字】。

這個(gè)工程是我從之前項(xiàng)目中提取出來（復(fù)制部分代碼），從新整理的一個(gè)的工程。里面的這個(gè)被注釋了的描述文字是之前整理的，今天重新對(duì)其說明一下。

這里句題外話：

我一般都是注重讓大家明白其原理，提供的工程代碼以簡單為原則。比如：沒有添加系統(tǒng)，沒有添加參數(shù)越界檢查等額外的代碼。不是讓你直接拷貝過去就用，一般需要結(jié)合你實(shí)際工程，對(duì)其修改。

Ⅱ解讀那段文字

想要認(rèn)真掌握定時(shí)器輸出PWM的朋友，可以品味一下那段文字。

1.定時(shí)器的位數(shù)

在STM32中，定時(shí)器分16位和32位，這個(gè)好理解。簡單的來說，就是16位定時(shí)器相關(guān)的寄存器包含計(jì)數(shù)器是16位的，計(jì)數(shù)的范圍是0 ~ 0xFFFF。同理，32位計(jì)數(shù)范圍為0 ~ 0xFFFF FFFF。

當(dāng)然，上面提到的相關(guān)的寄存器，其實(shí)只有幾個(gè)，計(jì)數(shù)器、自動(dòng)重載寄存器、捕獲/比較寄存器等，具體請(qǐng)參看手冊(cè)中關(guān)于TIM寄存器章節(jié)。

截圖中，頻率的范圍，其實(shí)說明了32位定時(shí)器的優(yōu)勢。但是，在STM32中，有些型號(hào)的MCU是沒有32位的定時(shí)器的（具體請(qǐng)見選型手冊(cè)，或數(shù)據(jù)手冊(cè)）。

2.占空比，周期（頻率）

PWM占空比是指在一個(gè)脈沖循環(huán)內(nèi)，通電時(shí)間相對(duì)于總時(shí)間所占的比例。

比如：拿1KHz波形來說，占空比為20%，即高電平0.2ms。

在STM32定時(shí)器中，占空比其實(shí)是對(duì)應(yīng)【捕獲/比較寄存器】的值，你可看見我提供的代碼：

#define PWM_TIM_SetComparex TIM_SetCompare1

捕獲/比較寄存器有1,2,3,4，對(duì)應(yīng)的其實(shí)是你輸出的通道。

占空比的數(shù)值，需要結(jié)合PWM的頻率，所以代碼中是：

pwm_pulse = (pwm_period + 1)*Dutycycle / 100;

pwm_period：是PWM周期值；

/100代表：占空比的大小。

周期值：其實(shí)就是【自動(dòng)重載寄存器 (TIMx_ARR)】是值；

看見我標(biāo)記為紅色的文字沒有？這兩個(gè)值決定了PWM的周期和占空比。

3.計(jì)算頻率和占空比

頻率 = 1/周期； 1KHz的周期 = 0.001秒，即1ms.

波形頻率（周期）案例：

假如計(jì)數(shù)時(shí)鐘CK_CNT（看上圖）一秒鐘計(jì)數(shù)10M次：

我們需要1KHz波形，即1ms（波形1K）CNT計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為10K個(gè)，自動(dòng)重載寄存器ARR設(shè)定值為10K。

我們需要10KHz波形，同理：自動(dòng)重載寄存器設(shè)定值為100K。

占空比（1KHz波形）案例：

假如CK_CNT一秒鐘計(jì)數(shù)1M次：

我們需要1KHz，0.1占空比波形：同上分析，ARR的值為1K，則捕獲/比較寄存器 1 (TIMx_CCR1)值為1。（為什么是1？ 1KHz * 0.1%就等于1）

我們需要10KHz，0.1占空比波形：同理計(jì)算CCR1值：等于1KHz * 0.1%就等于0.1。顯然

兩案例的結(jié)論：

1.100K > 65535，對(duì)于16位定時(shí)器來說，肯定不行啊。對(duì)于32位定時(shí)器就行。

2.CCR1的值不可能為0.1。

3.我們就需要改變計(jì)數(shù)時(shí)鐘CK_CNT來達(dá)到要求，也就是分頻。

4.自己設(shè)定邊界值，通過修改TIMx_PSC、TIMx_ARR和TIMx_CCR三個(gè)寄存器參數(shù)，來滿足自己要求。如果不能滿足，那么選擇32位定時(shí)器。如果32位都還不能滿足，那就······