STM32-OC输出比较和PWM

🕗 发布于 2024-07-07 14:37 stm32 嵌入式硬件 单片机

本内容基于江协科技STM32视频内容，整理而得。

1. OC输出比较和PWM

1.1 OC输出比较

输出比较可以通过比较CNT与CCR（捕获/比较寄存器）寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能。

1.2 PWM（脉冲宽度调制）

在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来有效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速等领域。
PWM参数：
频率 = 1 / TS
占空比 = TON / TS
分辨率 = 占空比变化步距

高低电平跳变的数字信号可以等效为中间这个虚线所表示的模拟量，当上面电平时间长一点，下面电平短一点的时候，等效的模拟量就偏向于上面；当下面电平时间长一点，上面电平时间短一点的时候，等效的模拟量就偏向于下面。
频率
TS代表一个高低电平变换周期的时间，周期的倒数就是频率，PWM频率越快，那它等效模拟的信号就越平稳，不过同时性能开销就越大，一般来说PWM的频率都在几K到几十KHz，这个频率就已经足够快了。
占空比
占空比决定了PWM等效出来的模拟电压的大小，占空比越大，等效的模拟电压就越趋近于高电平；占空比越小，等效的模拟电压就越趋近于低电平，等效关系一般来说是线性的。
分辨率
分辨率：比如有的占空比只能是1%、2%、3%等等这样以1%的步距跳变，那分辨率就是1%。如果可以是1.1%、1.2%、1.3%等等这样以0.1%的步距跳变，那分辨率就是0.1%。分辨率就是占空比变化的精细程度。这个分辨率需要多高，得看实际项目的需求，如果即要高频率，又要高分辨率，这就对硬件电路要求比较高。如果要求不高的话，1%的分辨率也就足够使用了。
使用PWM波形，可以在数字系统等效输出模拟量，就能实现LED控制亮度、电机控速等功能。

1.3 输出比较通道（高级）

1.4 输出比较通道（通用）

ETRF输入：是定时器的一个小功能，一般不用。
CCR1：捕获/比较寄存器1；
CCER：捕获/比较使能寄存器；
CCMR1：捕获/比较模式寄存器1；
左边是CNT计数器和CCR1（第一路捕获/比较寄存器），当CNT>CCR1或CNT=CCR1时，就会给输出模式控制器传一个信号，输出模式控制器就会改变它输出OC1 REF（ref是指参考信号）的高低电平。
REF信号可以往上前往主模式控制器，可以把REF映射到主模式的TRGO输出上；
REF信号往下走就到达极性选择，主要走下面一条路：给寄存器CCER的CC1P位写0，信号往上走，就是信号电平不翻转；寄存器写1，信号往下走，就是信号通过一个非门取反，则输出信号就是输入信号高低电平反转的信号。这就是极性选择：就是选择是不是要把高低电平反转一下。
输出使能电路：选择要不要输出；
OC1引脚：是CH1通道的引脚。

1.5 输出比较模式

就是输出模式控制器里面执行的逻辑。模式控制器的输入是CNT和CCR的大小关系，输出是REF的高低电平，

模式	描述
冻结	CNT=CCR时，REF保持为原状态
匹配时置有效电平	CNT=CCR时，REF置有效电平
匹配时置无效电平	CNT=CCR时，REF置无效电平
匹配时电平翻转	CNT=CCR时，REF电平翻转
强制为无效电平	CNT与CCR无效，REF强制为无效电平
强制为有效电平	CNT与CCR无效，REF强制为有效电平
PWM模式1	向上计数: CNT < CCR时，REF置有效电平，CNT ≥ CCR时，REF置无效电平向下计数：CNT > CCR时，REF置无效电平，CNT ≤ CCR时，REF置有效电平
PWM模式2	向上计数: CNT < CCR时，REF置无效电平，CNT ≥ CCR时，REF置有效电平向下计数：CNT > CCR时，REF置有效电平，CNT ≤ CCR时，REF置无效电平

冻结
当正在输出PWM波，突然想暂停一会输出，可以设置为该模式。当切换为冻结模式后，输出就暂停了，并且高低电平也维持为暂停时刻的状态，保持不变。
匹配时模式
- 有效电平和无效电平是高级定时器里的说法，是和关断、刹车这些功能配合的。置有效电平就是置高电平，置无效电平就是置低电平。这三个模式都是当CNT和CCR值相等时，执行操作。这些模式就是可以用做波形输出。
- 匹配时电平翻转：可以输出一个频率可调，占空比始终为50%的PWM波形。比如设置CCR为0，那CNT每次更新清0时，就会产生一次CNT=CCR的事件，这就会导致输出电平翻转一次，每更新两次，输出为一个周期。并且高电平和低电平的时间始终是相等的，也就是占空比始终为50%。当改变定时器更新频率时，输出波形的频率也会随之改变，输出波形的频率=更新频率/2，因为更新两次才为一个周期。
强制模式
如果想暂停波形输出，并且在暂停期间保持低电平或高电平，则可以设置为强制模式。
PWM模式1和PWM模式2
PWM1和PWM2可以用于输出频率和占空比都可调的PWM波形。
PWM模式2实际上就是PWM模式1输出的取反。

1.6 PWM基本结构

蓝色线：CNT；黄色线：ARR；红色线：CCR；绿色线：输出REF
不需要更新事件的中断申请。在配置好时基单元后，CNT就可以开始不断地自增运行了，CCR设置的高，则占空比大；设置的低，占空比小。

输出比较单元的最开始是CCR捕获/比较寄存器。
输出模式控制单元里是PWM模式1的执行逻辑。
REF是一个频率可调，占空比可调的PWM波形。再通过极性选择，输出使能，最终通向GPIO口。这样就能完成PWM波形的输出了。
- 蓝色CNT从0开始自增，一直到黄色ARR，也就是99，之后清0继续自增，红色线CCR=30，绿色是输出REF，CNT < CCR置高电平，CNT > CCR置低电平。当CNT溢出清0后，CNT又小于CCR，所以置高电平。这样下去，REF电平就不断变化，并且它的占空比是受CCR值的调控的，如果CCR设置高一点，输出的占空比就变大；CCR设置低一些，输出的占空比就变小。

1.7 参数计算

PWM频率等于计数器的更新频率

2. 舵机和直流电机

2.1 舵机简介

舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置；
输入PWM信号要求：周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms。

舵机内部是由直流电机驱动的，内部还有一个控制电路板，是一个电机的控制系统板。舵机内部执行逻辑：PWM信号输入到控制板，给控制板一个指定的目标角度，电位器检测输出轴的当前角度，若大于目标角度，电机就会反转，小于目标角度，电机正转，最终使输出轴固定在指定角度。

这里的PWM波形（输入信号脉冲宽度）是当作一个通信协议来使用的。

2.1.2 硬件电路

2.2 直流电机及驱动简介

直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转。
直流电机属于大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作。
TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向。里面一路有四个开关管，所以可以控制正反转。

H桥电路由两个推挽电路组成，中间接电机：左边，上管导通，下管断开，左边输出就是接在VM的电机电源正极；下管导通，上管断开，就是接在PGND的电源负极。左上和右下导通，电流从左流向右边；右上和左下导通，电流从右流向左边。
H桥可以控制电流流过的方向，所以能控制电机正反转。

2.3 电机驱动硬件电路

PWMA引脚要接PWM信号输出端，其他两个引脚AIN2和AIN1可以任意接两个普通的GPIO口，这三个引脚给一个低功率的控制信号，驱动电路就会从VM汲取电流，来输出到电机，这样就能完成低功率的控制信号控制大功率设备的目的了，

当IN1和IN2都为高电平，两个输出没有电压差，电机是不会转的。当IN1和IN2都为低电平，两个输出直接关闭，电机也是不会转的。
IN1低电平，IN2高电平，电机处于反转状态，但转与不转取决于PWM，PWM给高电平，那输出就是一低一高，有电压差了，就可以转，定义为反转；如果PWM给低电平，那输出两个低电平，电机还是不转。如果PWM是一个不断翻转的信号，那电机就是快速地反转、停止、反转、停止，如果PWM频率足够快，那电机就可以连续稳定地反转了，并且速度取决于PWM信号的占空比。这里的PWM就是使用PWM来等效一个模拟量的功能。

3. 输出比较库函数及代码

3.1 输出比较库函数

// stm32f10x_tim.h
// 用结构体来初始化输出比较单元的。配置输出比较，参数1(TIMx)：选择定时器，参数2：输出比较的参数
void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

// 用来给输出比较结构体赋一个默认值的
void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

// 配置强制输出模式
void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);

// 用来配置CCR寄存器的预装功能的，即写入的值不会立即生效，而是在更新事件才会生效
void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);

// 用来配置快速使能的
void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);

// 外部事件时清除REF信号
void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);

// 更改输出极性，带N的就是高级定时器里互补通道的配置，
void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);

// 用来单独修改输出使能参数
void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN);

// 用来单独更改输出比较模式的函数
void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);

// 用来单独更改CCR寄存器值的函数，用于更改占空比
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

引脚重映射：TIM2_CH1能从PA0映射到PA15，实现这一功能需要使用AFIO，则就要开启AFIO时钟。

// 引脚重映射配置
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

3.2 PWM驱动LED呼吸灯

3.2.1 硬件连接

LED的正极连接在PA0引脚。

实现功能：通过更改CCR的值来更改占空比。（占空比决定了PWM等效出来的模拟电压的大小，占空比越大，等效的模拟电压就越趋近于高电平；占空比越小，等效的模拟电压就越趋近于低电平，等效关系一般来说是线性的。）因此通过调节占空比的大小可以控制PA0引脚的电平，控制LED的亮度。

3.2.2 代码流程

PWM初始化
1. RCC开启时钟，TIM外设和GPIO外设时钟打开；
2. 配置时基单元，包括前面的时钟源选择；
3. 配置输出比较单元，里面包括CCR的值、输出比较模式、极性选择、输出使能；
4. 配置GPIO，把PWM对应的GPIO口初始化为复用推挽输出的配置(使用TIM2定时器–输出比较通道，所以GPIO配置为复用推挽输出)
5. 运行控制，启动计数器，这样就能输出PWM了。
ARR和PSC设置
1. PSC = 720 - 1；ARR = 100 - 1。因此输出的PWM波形频率为1KHz。
2. 占空比Duty = CCR / (ARR + 1) = CCR / 100
main函数
1. 通过更改CCR的值（调用TIM_SetCompare1函数）来调节占空比的值。

3.2.3 代码

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：PWM初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟  -- TIM2_CH1_ETR在PA0引脚*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟

/*GPIO重映射*/
//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//开启AFIO的时钟，重映射必须先开启AFIO的时钟
//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);//将TIM2的引脚部分重映射，具体的映射方案需查看参考手册
//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);//将JTAG引脚失能，作为普通GPIO引脚使用

/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA0引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式

/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2);//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟

/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;//计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1;//预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元

/*输出比较初始化*/
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//结构体初始化，若结构体没有完整赋值
//则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
//避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//初始的CCR值
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);//将结构体变量交给TIM_OC1Init，配置TIM2的输出比较通道1

/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//使能TIM2，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：PWM设置CCR
  * 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
  *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
  */
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);//设置CCR1的值
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "PWM.h"

uint8_t i;//定义for循环的变量

int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init();//OLED初始化
PWM_Init();//PWM初始化

while (1)
{
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(i);//依次将定时器的CCR寄存器设置为0~100，PWM占空比逐渐增大，LED逐渐变亮
Delay_ms(10);//延时10ms
}
for (i = 0; i <= 100; i++)
{
PWM_SetCompare1(100 - i);//依次将定时器的CCR寄存器设置为100~0，PWM占空比逐渐减小，LED逐渐变暗
Delay_ms(10);//延时10ms
}
}
}

3.3 PWM驱动舵机

3.3.1 硬件连接

实现功能：通过设置占空比来控制舵机的角度，并在OLED上显示舵机角度。

3.3.2 代码流程

开启时钟（TIM2和GPIOA）
配置GPIO
配置时钟（时钟源、时基单元（ARR=20000，PSC=72）、输出比较单元、TIM2使能）
角度值转换为占空比：
周期：20ms，高电平：0.5ms ~2.5ms。

高电平	角度	占空比
0.5ms	-90°	500/20000
1ms	-45°	1000/20000
1.5ms	0°	1500/20000
2ms	45°	2000/20000
2.5ms	45°	2500/20000

转换为：Angle / 180 * 2000 + 500

角度	CCR
0	500
180	2500

main函数
1. 按键1按下，角度每次自增30，当角度超过180度后，角度值清零
2. OLED显示角度

3.3.3 代码

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：PWM初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟

/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA1引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式

/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2);//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟

/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1;//计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;//预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元

/*输出比较初始化*/ 
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
                                                                //则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
                                                                //避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//初始的CCR值
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC2Init，配置TIM2的输出比较通道2

/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//使能TIM2，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：PWM设置CCR
  * 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
  *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
  */
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);//设置CCR2的值
}

Servo.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

/**
  * 函    数：舵机初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Servo_Init(void)
{
PWM_Init();//初始化舵机的底层PWM
}

/**
  * 函    数：舵机设置角度
  * 参    数：Angle 要设置的舵机角度，范围：0~180
  * 返 回 值：无
  */
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);//设置占空比
//将角度线性变换，对应到舵机要求的占空比范围上
}

main.c

#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;//定义用于接收键码的变量
float Angle;//定义角度变量

int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init();//OLED初始化
Servo_Init();//舵机初始化
Key_Init();//按键初始化

/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");//1行1列显示字符串Angle:

while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum();//获取按键键码
if (KeyNum == 1)//按键1按下
{
Angle += 30;//角度变量自增30
if (Angle > 180)//角度变量超过180后
{
Angle = 0;//角度变量归零
}
}
Servo_SetAngle(Angle);//设置舵机的角度为角度变量
OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);//OLED显示角度变量
}
}

3.4 PWM驱动直流电机

3.4.1 硬件连接

实现功能：通过占空比控制直流电机的速度
电机驱动模块的PWMA接在PA2引脚（TIM2_CH3），AIN1接在PA4引脚，AIN2接在PA5引脚。

3.4.2 代码流程

开启时钟（TIM2和GPIOA）
配置GPIO
配置时钟（时钟源、时基单元、输出比较单元、TIM2使能）
配置电机：
a. 设置速度（范围：-100~100）：
电机正转，速度值大于0，PA4为高电平，PA5为低电平；
电机反转，速度值小于0，PA4为低电平，PA5为高电平。
main函数
1. 按键按下，速度值自增20
2. OLED显示速度

3.4.3 代码

PWM.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：PWM初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void PWM_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//开启TIM2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟

/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA2引脚初始化为复用推挽输出
//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式

/*配置时钟源*/
TIM_InternalClockConfig(TIM2);//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟

/*时基单元初始化*/
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义结构体变量
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;                 //计数周期，即ARR的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;               //预分频器，即PSC的值
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元

/*输出比较初始化*/ 
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//定义结构体变量
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
                                                                //则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
                                                                //避免结构体初值不确定的问题
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //输出比较模式，选择PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//初始的CCR值
TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC3Init，配置TIM2的输出比较通道3

/*TIM使能*/
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//使能TIM2，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：PWM设置CCR
  * 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比
  *           占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
  */
void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);//设置CCR3的值
}

Motor.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

/**
  * 函    数：直流电机初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Motor_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启GPIOA的时钟

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//将PA4和PA5引脚初始化为推挽输出

PWM_Init();//初始化直流电机的底层PWM
}

/**
  * 函    数：直流电机设置速度
  * 参    数：Speed 要设置的速度，范围：-100~100
  * 返 回 值：无
  */
void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
if (Speed >= 0)//如果设置正转的速度值
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);//PA4置高电平
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);//PA5置低电平，设置方向为正转
PWM_SetCompare3(Speed);//PWM设置为速度值
}
else//否则，即设置反转的速度值
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);//PA4置低电平
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);//PA5置高电平，设置方向为反转
PWM_SetCompare3(-Speed);//PWM设置为负的速度值，因为此时速度值为负数，而PWM只能给正数
}
}

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;//定义用于接收按键键码的变量
int8_t Speed;//定义速度变量

int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init();//OLED初始化
Motor_Init();//直流电机初始化
Key_Init();//按键初始化

/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");//1行1列显示字符串Speed:

while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum();//获取按键键码
if (KeyNum == 1)//按键1按下
{
Speed += 20;//速度变量自增20
if (Speed > 100)//速度变量超过100后
{
Speed = -100;//速度变量变为-100
//此操作会让电机旋转方向突然改变，可能会因供电不足而导致单片机复位
//若出现了此现象，则应避免使用这样的操作
}
}
Motor_SetSpeed(Speed);//设置直流电机的速度为速度变量
OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3);//OLED显示速度变量
}
}

原文地址：https://blog.csdn.net/luckyme_/article/details/140226705

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