原创 STM32学习笔记（9）-用PWM做个正弦波发生器

一、用PWM的方法实现荧火虫灯

上次提到要用Timer的PWM功能来实现荧火虫灯。当然还是找一个现成的例子来作个修改，这回要用到的例子在这里。

复制一份到自己练习用的文件夹中，建立工程。

先阅读readme.txt及源程序，了解一些基本信息。

从程序中可以知道：

（1）       使用TIM3

（2）       定时器的时钟频率是36MHz.

（3）       PWM信号的频率是36KHz，这是通过TIM3的ARR来设置的。ARR的值是999，因此PWM的频率是36MHz/（999+1）=36KHz。

（4）       四个通道的占空比分别由TIM3_CCR1~TIM3_CCR4来确定，算式是：

       (TIM3_CCR1/ TIM3_ARR)* 100

       由此，当PWM的频率是36K时，占空比分辨率接近0.1%。降低频率，可以获得更高的分辨率。

       要完成灯的渐亮和渐灭控制，只要定时改变TIM3_CCR1的值就行了。

       如何改变呢？这里用到STM32提供的系统定时器（SysTick）

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系统时基定时器

这个定时器是专用于实时操作系统，也可当成一个标准的递减计数器。它具有下述特性：

●  24位的递减计数器

●  自动重加载功能

●  当计数器为0时能产生一个可屏蔽系统中断

而它的使用方法可以在库提供的例子中找到。

有一个初始化函数：

void SysTick_Configuration(void)

{

   if (SysTick_Config((SystemFrequency) / 10))  //经实际测试发现，除以10是100ms，除以100是10ms，依此类推

  {

    /* Capture error */

    while (1);

  }

   NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0x0);

}

这里将其初始化为每100ms产生一次中断。

       将这个函数放在main.c中，在main函数中调用它，即完成初始化工作。在system32_it.c中有中断处理函数。

void SysTick_Handler(void)

{}

原例子中这里没有写代码，可以根据需要自行增加相关代码来处理每100ms时间到的事件。

代码如下：

extern uint16_t dutyRatio;

extern uint8_t ChangDuty;

void SysTick_Handler(void)

{     static uint8_t Counter;

       if(Counter>16)

              dutyRatio-=62;

       else

       {     dutyRatio+=62;

              if(dutyRatio>999)

                     dutyRatio=999;

       }

       if(++Counter>=32)

              Counter=0;

       ChangDuty=1;

}

       这里定义了两个变量，一个是dutyRatio，用来控制占空比的变化。它在main.c中定义，并初始化为6。初始化TIM3_CH1通道时使用该变量。

       每次中断则视情况增加或者减少，每次变化的量是62。在SysTick_Handler函数中，定义了一个static型的变量Counter，它的值在0～31之间变化。当其值在0～15之间时，dutyRatio每次加1，这样一共是加16次，即其最终的值是：6+16*62=998，正好比ARR的值小1。当Counter的值在16～31之间变化时，dutyRatio每次减62。这样，dutyRatio的值始终在6～998之间变化，对应的是占空比在：

6/999*100%=0.6%   ～   998/999*100%=99.89% 之间变化。

       ChangDuty是一个标志，用途是通知main函数，占空比已发生变化，要求更新CCR1。Mina函数的处理如下：

  while (1)

  {  if(ChangDuty==1)

      {

              TIM3->CCR1=dutyRatio;

              ChangDuty=0;

       }

  }

       在用软件仿真时，执行到TIM3->CCR1=dutyRatio;时，外围部件中的相应值并没有立即变化。目前还没有弄清楚是调试器的问题还是确实不立即发生变化。   

       使用硬件来测试，由于我手边的板子TIM3_CH1上没有接LED，所以就看不出灯亮的效果了，不过，不要紧，还有示波器。将程序下载入FLASH后运行，观察GPIOA.6，可以看到非常漂亮的波形。用万用表电压档测该引脚的电压，可以看到电压平稳地上升和下降。所以，我有些怀疑上面提到的那个CCR1没有立即变化仅仅只是调试器的问题。//蓝色的字这个不对，下面有说明。

二、用PWM生成正弦波

       有了PWM，自然就可以用PWM的方法生成正弦波了。下面生成500Hz正弦波的方法参考自张明峰的《PIC单片机入门与实践》

       每个正弦波分成四个像限，每个像限16点，共64点，每点出现2个PWM周期，故PWM的周期为：2ms/128=156.25us，频率为64KHz。

       TIM3 Frequency = TIM3 counter clock/(ARR + 1)

倒过来：

    ARR=TIM3 Counter Clock/TIM3 Frequenc - 1 =562.5-1 =561

    如果取ARR的值是561的话，那么实际的频率是64.056KHz，即最终生成为的正弦波频率是：500.4Hz

       有了ARR，占空比就取决于CCR1的值了，使用EXCEL可以方便地计算出第一象限的16个点的数据：

280,307,335,361,387,412,436,458,478,496,513,527,539,548,555,559

    有了第一象限，其他象限都可以镜像生成了。具体方法请看源程序。

    要用上面的例子修改，还需要做一些工作。

    前面是在SysTick中做出标志，然后在主程序中修改CCR1的值，现在不行了，肯定会有时间的误差，不能这做么，要在PWM输出后修正，这样就要在PWM波形输出时产生中断。因此，需要在main函数中增加以下这个函数。

       这个函数哪里来的呢，很简单，从timebase工程中中抄来的然后将TIM2改成TIM3就行了^_^。然后在main函数中调用它。

注意，还需要打开stm32f10x_conf.h文件，将下面：

蓝色框里面的包含文件给“解放”出来。当然，同时要把库中的misc.c源程序文件加入工程中来。否则，编译是通不过的。

       为了让通道1可以产生中断，还需要做一件事，就是下面蓝色的部分。

          /* TIM IT enable */

  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1, ENABLE);

//也是从TIMEBASE工程中抄来，再将TIM2改成TIM3的。

  /* TIM3 enable counter */

  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

    现在该到stm32f10x_it.c中去了，增加一个中断处理函数：

uint16_t sinTab[]={280,307,335,361,387,412,436,458,478,496,513,527,539,548,555,559};

uint8_t Count1,Count2;  //1.像限计数器，其值在0～3之间变化 2.其值在0～31之间变化

void TIM3_IRQHandler(void)

{

  if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1) != RESET)

  {

    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);

    if(Count2%2==0) //准备更新,新的值会在下一次更新

    {   switch(Count1)

        {   case 0: //象限1

            {  

                TIM3->CCR1= sinTab[Count2/2];

                break;

            }

            case 1: //象限2

            {   TIM3->CCR1=sinTab[15-Count2/2];

                break;

            }

            case 2: //象限3

            {   TIM3->CCR1=560-sinTab[Count2/2];

                break;

            }

            case 3: //象限4

            {   TIM3->CCR1=560-sinTab[15-Count2/2];

                break;

            }

            default:break;

        }

    }

  }

  if(++Count2==32)

  { Count2=0;

    if(++Count1==4)

        Count1=0;

  }        

}

也就是在这里，搞清楚了，所谓的“我有些怀疑上面提到的那个CCR1没有立即变化仅仅只是调试器的问题”不对，这是CCR1更新方法的问题，

注意上图中红色框中的描述。

这里就是不用立即更新的方法。因为每个点的PWM波形会出现2次，因此，用

if(Count2%2==0) 来判断是第一次产生PWM波形，更新CCR1，但是这个CCR1不会立即更新，而会在下一次产生PWM事件时更新。