定时器Tim输出比较output-compare
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定时器Tim输出比较（output compare）
输出比较OC(Output Compare)
输出比较可以通过比较CNT与CCR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
在通用定时器的这个位置：
PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制波形
PWM呼吸灯
PWM呼吸灯是通过调节LED的亮度来实现呼吸效果的一种应用。通过改变PWM信号的占空比，可以控制LED的亮度，从而实现从亮到暗再到亮的循环变化。例如，在STM32中，可以通过设置定时器的捕获/比较寄存器（CCR）的值来改变占空比，从而实现呼吸灯效果。通过在运行中更改CCR的值，可以使LED的亮度发生变化，从而实现呼吸灯效果
驱动电机原理
电机驱动的基本原理是利用电流通过电机的线圈产生磁场，与永磁体或其他磁场互相作用，从而产生转矩和旋转运动。常见的电机驱动方式包括直流电机驱动和交流电机驱动。直流电机驱动器通过调节直流电机的输入电流，从而控制电机的转速和转矩。它主要由电源、控制器、驱动器和电机组成。控制器根据输入信号发出控制指令，驱动器根据指令调节电机的电流，进而控制电机的运动
Ton表示高电平时间，Toff表示低电平时间，Ts是一个周期的时间
占空比决定了PWM等效出来的模拟电压的大小，占空比越大，那等效的模拟电压就越趋近于高电平，反之。
输入信号 ：
- ETRF ：外部触发输入，用于同步定时器。
- TIMx_CCR1 和 TIMx_CCR1 ：捕获/比较寄存器，用于存储比较值。
输出模式控制器 ：
- 该模块负责根据捕获/比较寄存器的值和定时器的计数值来控制输出信号。
- OC1ref ：输出比较参考信号，这是最终输出到外部引脚的信号。
至主模式控制器 ：
- 该部分负责将输出比较信号传递给主模式控制器，用于进一步处理。
输出使能电路 ：
CC1P 和 CC1E ：这些是控制输出极性和输出使能的位。
- CC1P ：控制输出极性。当该位为1时，输出为反相；为0时，输出为正相。
- CC1E ：控制输出使能。当该位为1时，输出使能；为0时，输出禁用。
输出引脚（OC1） ：
- 最终的输出信号通过OC1引脚输出到外部设备。
TIMx_CCER寄存器 ：
- 该寄存器用于配置输出极性和输出使能。
- CC1P 和 CC1E ：如上所述，分别控制输出极性和输出使能。
TIMx_CCMR1寄存器 ：
- 该寄存器用于配置输出模式。
- OC1M[2:0] ：输出模式选择位，用于选择不同的输出模式（如模式1、模式2等）。
输出模式
STM32定时器提供多种输出模式，常见的有：
- 模式1（Toggle） ：当定时器计数值等于捕获/比较寄存器的值时，输出引脚状态翻转。
- 模式2（Inverted） ：当定时器计数值等于捕获/比较寄存器的值时，输出引脚状态取反。
- 模式3（Set） ：当定时器计数值等于捕获/比较寄存器的值时，输出引脚置高。
- 模式4（Reset） ：当定时器计数值等于捕获/比较寄存器的值时，输出引脚置低。
应用示例
PWM输出 ：
- 通过配置捕获/比较寄存器的值和定时器的自动重装载值，可以生成PWM信号，用于控制LED亮度或电机速度。
单稳态输出 ：
- 通过配置输出模式和捕获/比较寄存器的值，可以生成单稳态信号，用于定时控制。
边缘触发输出 ：
- 通过配置输出模式和捕获/比较寄存器的值，可以生成边缘触发信号，用于同步外部设备。
输出控制器的逻辑
一般使用PWN模式1向上计数
用这个公式，要求输出频率为1khz，占空比可任意调节，分辨率为百分之一的pwm波形怎么计算呢？
- 输出频率（Freq）为1kHz
- 占空比（Duty）可任意调节
- 分辨率（Reso）为百分之一，即0.01
根据图中的公式：
- PWM频率（Freq）= CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
- PWM占空比（Duty）= CCR / (ARR + 1)
- PWM分辨率（Reso）= 1 / (ARR + 1)
步骤1：计算ARR值
首先，我们需要根据分辨率要求计算ARR的值。分辨率为百分之一，即0.01，这意味着： Reso=ARR+11=0.01 ARR+1=100 ARR=99
步骤2：计算PWM频率
接下来，我们需要计算PWM频率。假设CK_PSC（定时器时钟频率）为72MHz（一个常见的STM32时钟频率），我们希望频率为1kHz。72MHz=72×10^6Hz=72,000,000Hz
步骤3：配置CCR
由于占空比需要可任意调节，CCR的值可以在0到ARR的范围内变化。在本例中，ARR为99，所以CCR可以从0变化到99，以实现从0%到100%的占空比。
总结
- PSC（预分频器） ：719
- ARR（自动重装载值） ：99
- CCR（捕获/比较值） ：0到99（根据需要调节占空比）
这样配置后，你将得到一个频率为1kHz，分辨率为0.01，占空比可调的PWM波形。确保在实际应用中，定时器的时钟源配置正确，以匹配CK_PSC的假设值。
舵机、直流电机以及驱动
反转：IN1低电平，IN2高电平，PWN高反转低不转
正转：IN1高电平，IN2低电平，PWN高正转低不转
如果PWM频率足够快，点击就是连续稳定的转了，速度取决于PWM信号的占空比。
实验：
实验1：呼吸灯
led正极接PA0引脚，负极接在GND的驱动方法，高电平点亮，这样的话就是占空比越大，led越亮，反之。
第一步:RCC开启时钟，把我们要用的TIM外设和GPIO外设打开
第二步：配置时基单元，时钟源选择
第三步：配置输出比较单元，CCR的值，输出比较模式，极性选择，输出使能
第四部：配置GPIO，初始化为复用推挽模式
第五步：运行控制，启用计数器，这样就能输出PWM了
#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
}#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
}
}
}
实验二：驱动舵机
#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
}#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
}#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#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
}
}
有人知道为什么下面的跟图不一样嘛？？
常见的舵机控制参数
在许多舵机中，常见的控制参数如下：
- 0.5ms（500微秒）的高电平对应 0°
- 1.5ms（1500微秒）的高电平对应 90°
- 2.5ms（2500微秒）的高电平对应 180°
舵机的控制通常依赖于PWM信号，其中0°对应500微秒的高电平时长，180°对应2500微秒的高电平时长。这种对应关系是舵机控制的一种行业标准，用于在0°到180°之间精确控制舵机的角度
至于
setcompare()
函数，它通常用于设置定时器的比较寄存器值，即设定一个时间基准，当计数器达到该值时，就会引发一个定时器溢出中断或者定时事件。在STM32系列微控制器中，这个函数可以用来精确地控制设备的工作周期，比如定时器超时、延时操作或者是脉冲宽度调制（PWM）的占空比设置。例如，在舵机控制中，通过调用
setcompare()
函数并传入相应的参数，可以生成对应角度的PWM信号，从而控制舵机转动到指定的角度
舵机要求周期20ms，PWM频率就是1/20ms =50hz
输出高电平的时间：
高电平时间=周期×占空比
duty = ccr/（arr+1）=50/20000= 0.025
高电平时间 = 20ms ×0.025 = 0.5ms
ccr设置500就是0.5ms，设置2500就是2.5ms
0° -500，180° -2500
实验三：PWM驱动直流电机
#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
}#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
}
}
#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
}
}