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第34章       STM32H7的定时器应用之TIM1-TIM17的PWM实现

本章教程为大家讲解定时器应用之TIM1 – TIM17所有定时器的PWM实现。实际项目中用到的地方较多，如电机控制、无源蜂鸣器、显示屏背光等场合。

34.1 初学者重要提示

34.2 定时器PWM驱动设计

34.3 定时器板级支持包（bsp_tim_pwm.c）

34.4 定时器驱动移植和使用

34.5 实验例程设计框架

34.6 实验例程说明（MDK）

34.7 实验例程说明（IAR）

34.8 总结

34.1 初学者重要提示

  1. 学习本章节前，务必优先学习第32章，HAL库的几个常用API均作了讲解和举例。
  2. 如果配置的GPIO引脚无法正确输出，注意本章2.1小节，保证是定时器复用支持的引脚。
  3. STM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的，这点要注意。
  4. STM32H7的PWM输出100MHz也是没问题的。输出效果见本章2.3小节。

34.2 定时器PWM的驱动设计

针对STM32H7的定时器PWM功能，专门设置了一个超级函数，用户可以方便的配置TIM1-TIM17所有定时器的PWM输出。

34.2.1 定时器PWM输出支持的引脚

STM32H7支持的PWM输出引脚如下（未整理互补输出引脚）：

    TIM1_CH1,  PA8   PE9   PK1

    TIM1_CH2,  PA9   PE11

    TIM1_CH3,  PA10  PE13  PJ9

    TIM1_CH4,  PA11  PE14  PJ11

    TIM2_CH1,  PA0   PA5   PA15

    TIM2_CH2,  PA1   PB3

    TIM2_CH3,  PA2

    TIM2_CH4,  PA3   PB11

    TIM3_CH1,  PA6   PC6  PB4

    TIM3_CH2,  PA7   PC7  PB5

    TIM3_CH3,  PB0   PC8

    TIM3_CH4,  PB1   PC9  

    TIM4_CH1,  PB6   PD12

    TIM4_CH2,  PB7   PD13

    TIM4_CH3,  PB8   PD14

    TIM4_CH4,  PB9   PD15

    TIM5_CH1,  PA0   PH10

    TIM5_CH2,  PA1   PH11

    TIM5_CH3,  PA2   PH12

    TIM5_CH4,  PA3   PI0

    TIM8_CH1,  PC6   PI5  PJ8

    TIM8_CH2,  PC7   PI6  PJ10

    TIM8_CH3,  PC8   PI7  PK0

    TIM8_CH4,  PC9   

    TIM12_CH1,  PB14  PH6

    TIM12_CH2,  PB15  PH9

    TIM13_CH1,  PF8

    TIM14_CH1,  PF9

    TIM15_CH1,  PE5

    TIM15_CH2,  PE6

    TIM16_CH1,  PB8   PF6

    TIM16_CH2,  PF7

    TIM17_CH1,  PB9

使用时，直接配置定时器PWM模式，并配置相应引脚即可使用。

34.2.2 定时器PWM初始化

下面函数的作用是根据使用的是GPIO，使能相应的GPIO时钟。

.    /*

2.    ******************************************************************************************************

3.    *    函 数 名: bsp_RCC_GPIO_Enable

4.    *    功能说明: 使能GPIO时钟

5.    *    形    参: GPIOx GPIOA - GPIOK

6.    *    返 回 值: 无

7.    ******************************************************************************************************

8.    */

.    void bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIO_TypeDef* GPIOx)

.    {

.        if (GPIOx == GPIOA) __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOB) __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOC) __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOD) __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOE) __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOF) __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOG) __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOH) __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOI) __HAL_RCC_GPIOI_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOJ) __HAL_RCC_GPIOJ_CLK_ENABLE();

.        else if (GPIOx == GPIOK) __HAL_RCC_GPIOK_CLK_ENABLE();

.    }

下面函数的作用是根据使用的定时器，使能和禁止相应的定时器时钟。

.    /*

2.    ******************************************************************************************************

3.    *    函 数 名: bsp_RCC_TIM_Enable

4.    *    功能说明: 使能TIM RCC 时钟

5.    *    形    参: TIMx TIM1 - TIM17

6.    *    返 回 值: 无

7.    ******************************************************************************************************

8.    */

.    void bsp_RCC_TIM_Enable(TIM_TypeDef* TIMx)

.    {

.        if (TIMx == TIM1) __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM2) __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM3) __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM4) __HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM5) __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM6) __HAL_RCC_TIM6_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM7) __HAL_RCC_TIM7_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM8) __HAL_RCC_TIM8_CLK_ENABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM9) __HAL_RCC_TIM9_CLK_ENABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM10) __HAL_RCC_TIM10_CLK_ENABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM11) __HAL_RCC_TIM11_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM12) __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM13) __HAL_RCC_TIM13_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM14) __HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM15) __HAL_RCC_TIM15_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM16) __HAL_RCC_TIM16_CLK_ENABLE();

.        else if (TIMx == TIM17) __HAL_RCC_TIM17_CLK_ENABLE();

.        else

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.    }

.

.    /*

35.    ******************************************************************************************************

36.    *    函 数 名: bsp_RCC_TIM_Disable

37.    *    功能说明: 关闭TIM RCC 时钟

38.    *    形    参: TIMx TIM1 - TIM17

39.    *    返 回 值: TIM外设时钟名

40.    ******************************************************************************************************

41.    */

.    void bsp_RCC_TIM_Disable(TIM_TypeDef* TIMx)

.    {

.        /*

45.            APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14

46.            APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17

47.        */

.        if (TIMx == TIM1) __HAL_RCC_TIM3_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM2) __HAL_RCC_TIM2_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM3) __HAL_RCC_TIM3_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM4) __HAL_RCC_TIM4_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM5) __HAL_RCC_TIM5_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM6) __HAL_RCC_TIM6_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM7) __HAL_RCC_TIM7_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM8) __HAL_RCC_TIM8_CLK_DISABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM9) __HAL_RCC_TIM9_CLK_DISABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM10) __HAL_RCC_TIM10_CLK_DISABLE();

.    //    else if (TIMx == TIM11) __HAL_RCC_TIM11_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM12) __HAL_RCC_TIM12_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM13) __HAL_RCC_TIM13_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM14) __HAL_RCC_TIM14_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM15) __HAL_RCC_TIM15_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM16) __HAL_RCC_TIM16_CLK_DISABLE();

.        else if (TIMx == TIM17) __HAL_RCC_TIM17_CLK_DISABLE();

.        else

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.    }

配置定时器的PWM功能时，要是设置引脚的复用模式，下面函数就是起到这个作用。

.    /*

2.    ******************************************************************************************************

3.    *    函 数 名: bsp_GetAFofTIM

4.    *    功能说明: 根据TIM 得到AF寄存器配置

5.    *    形    参: TIMx TIM1 - TIM17

6.    *    返 回 值: AF寄存器配置

7.    ******************************************************************************************************

8.    */

.    uint8_t bsp_GetAFofTIM(TIM_TypeDef* TIMx)

.    {

.        uint8_t ret = ;

.

.        if (TIMx == TIM1) ret = GPIO_AF1_TIM1;

.        else if (TIMx == TIM2) ret = GPIO_AF1_TIM2;

.        else if (TIMx == TIM3) ret = GPIO_AF2_TIM3;

.        else if (TIMx == TIM4) ret = GPIO_AF2_TIM4;

.        else if (TIMx == TIM5) ret = GPIO_AF2_TIM5;

.        else if (TIMx == TIM8) ret = GPIO_AF3_TIM8;

.        else if (TIMx == TIM12) ret = GPIO_AF2_TIM12;

.        else if (TIMx == TIM13) ret = GPIO_AF9_TIM13;

.        else if (TIMx == TIM14) ret = GPIO_AF9_TIM14;

.        else if (TIMx == TIM15) ret = GPIO_AF4_TIM15;

.        else if (TIMx == TIM16) ret = GPIO_AF1_TIM16;

.        else if (TIMx == TIM17) ret = GPIO_AF1_TIM17;

.        else

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.

.        return ret;

.    }

下面函数的作用是配置用于PWM输出的引脚：

.    /*

2.    ******************************************************************************************************

3.    *    函 数 名: bsp_ConfigTimGpio

4.    *    功能说明: 配置GPIO和TIM时钟， GPIO连接到TIM输出通道

5.    *    形    参: GPIOx : GPIOA - GPIOK

6.    *              GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15

7.    *              TIMx : TIM1 - TIM17

8.    *    返 回 值: 无

9.    ******************************************************************************************************

10.    */

.    void bsp_ConfigTimGpio(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX, TIM_TypeDef* TIMx)

.    {

.        GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;

.

.        /* 使能GPIO时钟 */

.        bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx);

.

.          /* 使能TIM时钟 */

.        bsp_RCC_TIM_Enable(TIMx);

.

.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

.        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

.        GPIO_InitStruct.Alternate = bsp_GetAFofTIM(TIMx);

.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX;

.        HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);

.    }

当占空比是0%或者100%时，直接设置引脚的高低电平状态。

.    /*

2.    ******************************************************************************************************

3.    *    函 数 名: bsp_ConfigGpioOut

4.    *    功能说明: 配置GPIO为推挽输出。主要用于PWM输出，占空比为0和100的情况。

5.    *    形    参: GPIOx : GPIOA - GPIOK

6.    *              GPIO_PinX : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15

7.    *    返 回 值: 无

8.    ******************************************************************************************************

9.    */

.    void bsp_ConfigGpioOut(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinX)

.    {

.        GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;

.

.        bsp_RCC_GPIO_Enable(GPIOx);        /* 使能GPIO时钟 */

.

.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

.        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PinX;

.        HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);

.    }

下面的函数是实现TIM1 – TIM17进行PWM输出的核心，也是专门供用户调用的。

.    /*

23.    ******************************************************************************************************

24.    *    函 数 名: bsp_SetTIMOutPWM

25.    *    功能说明: 设置引脚输出的PWM信号的频率和占空比.  当频率为0，并且占空为0时，关闭定时器，GPIO输出0；

26.    *              当频率为0，占空比为100%时，GPIO输出1.

27.    *    形    参: GPIOx : GPIOA - GPIOK

28.    *             GPIO_Pin : GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15

29.    *             TIMx : TIM1 - TIM17

30.    *             _ucChannel：使用的定时器通道，范围1 - 4

31.    *             _ulFreq : PWM信号频率，单位Hz  (实际测试，可以输出100MHz）. 0 表示禁止输出

32.    *             _ulDutyCycle : PWM信号占空比，单位: 万分之一。如5000，表示50.00%的占空比

33.    *    返 回 值: 无

34.    ******************************************************************************************************

35.    */

.    void bsp_SetTIMOutPWM(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, TIM_TypeDef* TIMx, uint8_t _ucChannel,

.         uint32_t _ulFreq, uint32_t _ulDutyCycle)

.    {

.        TIM_HandleTypeDef  TimHandle = {};

.        TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {};

.        uint16_t usPeriod;

.        uint16_t usPrescaler;

.        uint32_t pulse;

.        uint32_t uiTIMxCLK;

.        const uint16_t TimChannel[+] = {, TIM_CHANNEL_1, TIM_CHANNEL_2, TIM_CHANNEL_3, TIM_CHANNEL_4,

.                                            TIM_CHANNEL_5, TIM_CHANNEL_6};

.

.        if (_ucChannel > )

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.

.        if (_ulDutyCycle == )

.        {

.            //bsp_RCC_TIM_Disable(TIMx);        /* 关闭TIM时钟, 可能影响其他通道 */

.            bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin);    /* 配置GPIO为推挽输出 */

.            GPIOx->BSRRH = GPIO_Pin;        /* PWM = 0 */

.            return;

.        }

.        else if (_ulDutyCycle == )

.        {

.            //bsp_RCC_TIM_Disable(TIMx);        /* 关闭TIM时钟, 可能影响其他通道 */

.            bsp_ConfigGpioOut(GPIOx, GPIO_Pin);    /* 配置GPIO为推挽输出 */

.            GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;        /* PWM = 1*/

.            return;

.        }

.

.        /* 下面是PWM输出 */

.

.        bsp_ConfigTimGpio(GPIOx, GPIO_Pin, TIMx);    /* 使能GPIO和TIM时钟，并连接TIM通道到GPIO */

.

.        /*-----------------------------------------------------------------------

73.            bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下:

74.

75.            System Clock source       = PLL (HSE)

76.            SYSCLK(Hz)                = 400000000 (CPU Clock)

77.            HCLK(Hz)                  = 200000000 (AXI and AHBs Clock)

78.            AHB Prescaler             = 2

79.            D1 APB3 Prescaler         = 2 (APB3 Clock  100MHz)

80.            D2 APB1 Prescaler         = 2 (APB1 Clock  100MHz)

81.            D2 APB2 Prescaler         = 2 (APB2 Clock  100MHz)

82.            D3 APB4 Prescaler         = 2 (APB4 Clock  100MHz)

83.

84.            因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz;

85.            因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;

86.            APB4上面的TIMxCLK没有分频，所以就是100MHz;

87.

88.            APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1

89.            APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17

90.

91.            APB4 定时器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5

92.

93.        ----------------------------------------------------------------------- */

.        if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM15) || (TIMx == TIM16) || (TIMx == TIM17))

.        {

.            /* APB2 定时器时钟 = 200M */

.            uiTIMxCLK = SystemCoreClock / ;

.        }

.        else

.        {

.            /* APB1 定时器 = 200M */

.            uiTIMxCLK = SystemCoreClock / ;

.        }

.

.        if (_ulFreq < )

.        {

.            usPrescaler =  - ;                    /* 分频比 = 10000 */

.            usPeriod =  (uiTIMxCLK / ) / _ulFreq  - ;        /* 自动重装的值 */

.        }

.        else if (_ulFreq < )

.        {

.            usPrescaler =  - ;                    /* 分频比 = 100 */

.            usPeriod =  (uiTIMxCLK / ) / _ulFreq  - ;        /* 自动重装的值 */

.        }

.        else    /* 大于4K的频率，无需分频 */

.        {

.            usPrescaler = ;                    /* 分频比 = 1 */

.            usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - ;    /* 自动重装的值 */

.        }

.        pulse = (_ulDutyCycle * usPeriod) / ;

.

.

.        HAL_TIM_PWM_DeInit(&TimHandle);

.

.        /*  PWM频率 = TIMxCLK / usPrescaler + 1）/usPeriod + 1）*/

.        TimHandle.Instance = TIMx;

.        TimHandle.Init.Prescaler         = usPrescaler;

.        TimHandle.Init.Period            = usPeriod;

.        TimHandle.Init.ClockDivision     = ;

.        TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;

.        TimHandle.Init.RepetitionCounter = ;

.        TimHandle.Init.AutoReloadPreload = ;

.        if (HAL_TIM_PWM_Init(&TimHandle) != HAL_OK)

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.

.        /* 配置定时器PWM输出通道 */

.        sConfig.OCMode       = TIM_OCMODE_PWM1;

.        sConfig.OCPolarity   = TIM_OCPOLARITY_HIGH;

.        sConfig.OCFastMode   = TIM_OCFAST_DISABLE;

.        sConfig.OCNPolarity  = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;

.        sConfig.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;

.        sConfig.OCIdleState  = TIM_OCIDLESTATE_RESET;

.

.        /* 占空比 */

.        sConfig.Pulse = pulse;

.        if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TimHandle, &sConfig, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.

.        /* 启动PWM输出 */

.        if (HAL_TIM_PWM_Start(&TimHandle, TimChannel[_ucChannel]) != HAL_OK)

.        {

.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

.        }

.    }

程序中的注释已经比较详细，这里把几个关键的地方再阐释下：

  • 第39 -40行，HAL库的这两个结构体变量要初始化为0，这个问题在第32章的的4.3和4.4小节有专门说明。
  • 第94 – 120行，计算出要配置的分频和周期。这里要注意一点，因为除了TIM2和TIM5，其它定时器都是16位的，相关寄存器大部分也都是16位的，配置的时候不可以超出0 -65535。这里分频变量usPrescaler和周期变量usPeriod统一按照16位计算，所以有了这几行代码做频率区分，防止超出范围。
  • 第126 – 136行，通过函数HAL_TIM_PWM_Init配置了PWM频率。
  • 第139 – 151行，配置定时器的PWM输出通道，关于结构体成员代表的含义和函数HAL_TIM_PWM_ConfigChannel的用法分别看第32章的3.3和4.4小节。
  • 第154行，启动定时器PWM输出。

34.2.3 定时器PWM输出100MHz的效果

测试PWM输出100MHz方波的效果，因为我的示波器是200MHz带宽，1Gsps采样率的，用来采样100MHz方波的话，仅可以采集到基波（一次谐波，100MHz），而三次谐波（300MHz），五次谐波（500MHz），以此类推都是采集不到的，所以最终的采集应该就是一个标准的100MHz正弦波，实际测试效果完美，就是个100MHz的正弦波。

黄色的是波形，红色的是FFT幅值谱。

实现这个高频率，代码要特别配置，实现如下，注意红字部分：

/*##-1- 配置定时器外设 #######################################*/

htim1.Instance = TIM1;

htim1.Init.Prescaler = ;

htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;

htim1.Init.Period = ;

htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

htim1.Init.RepetitionCounter = ;

htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;

/*##-2- 使能定时器 ##########################################*/

if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)

{

    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

}

/* 配置模式 */

sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;

sConfigOC.Pulse = ;

sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;

sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;

sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;

sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;

sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;

/* 配置PWM 通道 */

if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)

{

      Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

}

/* 开启PWM输出 */

if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)

{

        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

}

34.3 定时器板级支持包（bsp_tim_pwm.c）

定时器驱动文件bsp_tim_pwm.c主要实现了如下两个API供用户调用：

  • bsp_SetTIMOutPWM
  • bsp_SetTIMforInt

这个两个函数都是TIM1-TIM17所有定时器都支持，函数bsp_SetTIMforInt用于定时器周期性中断，下个章节为大家讲解，本小节主要把函数bsp_SetTIMOutPWM做个说明。

34.3.1 函数bsp_SetTIMOutPWM

函数原型：

void bsp_SetTIMOutPWM(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, TIM_TypeDef* TIMx, uint8_t _ucChannel,

                      uint32_t _ulFreq, uint32_t _ulDutyCycle)

函数描述：

此函数主要用配置定时器的PWM输出。

函数参数：

  • 第1个参数GPIO分组，范围GPIOA – GPIOK。
  • 第2个参数是具体的GPIO引脚，范围GPIO_PIN_0 - GPIO__PIN_15。
  • 第3个参数用于指定使用哪个定时器，参数可以是TIM1 – TIM17所有定时器（不含TIM9，TIM10和TIM11，因为STM32H7不支持这三个定时器）。
  • 第4个参数是使用的定时器通道，范围1-4，分别表示通道1，通道2，通道3和通道4。
  • 第5个参数是要实现的定时器中断频率，单位Hz，如果填0的话，表示关闭。
  • 第6个参数是PWM信号占空比，单位: 万分之一。如5000，表示50.00%的占空比。

注意事项：

  1. PWM频率最好别超过50MHz，因为此函数的源码实现超过50MHz后，计算的已经不准确。10MHz以下基本都是没问题的。

使用举例：

比如配置PB3硬件输出1KHz方波，占空比50%

bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_3,  TIM3,  4, 1000, 5000)

34.4 定时器驱动移植和使用

定时器的移植比较简单：

  • 第1步：复制bsp_tim_pwm.c和bsp_tim_pwm.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
  • 第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和TIM驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
  • 第3步，应用方法看本章节配套例子即可。

34.5 实验例程设计框架

通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：

 第1阶段，上电启动阶段：

  • 这部分在第14章进行了详细说明。

  第2阶段，进入main函数：

  • 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED和串口。
  • 第2步，输出两路PWM以及按键消息处理。

34.6 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V7-019_定时器PWM输出（驱动支持TIM1-TIM17）

实验目的：

  1. 学习定时器PWM输出。

实验内容：

  1. 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2，同时PB3和PB15输出1KHz方波，占空比50% 。
  2. TM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的。

实验操作：

  1. K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
  2. K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
  3. K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%

PWM输出引脚PB1和PB15的位置：

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: bsp_Init

*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次

*    形    参：无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void bsp_Init(void)

{

    /* 配置MPU */

    MPU_Config();

    /* 使能L1 Cache */

    CPU_CACHE_Enable();

    /*

       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:

       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。

       - 设置NVIV优先级分组为4。

     */

    HAL_Init();

    /*

       配置系统时钟到400MHz

       - 切换使用HSE。

       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。

    */

    SystemClock_Config();

    /*

       Event Recorder：

       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。

       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章

    */

#if Enable_EventRecorder == 1

    /* 初始化EventRecorder并开启 */

    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);

    EventRecorderStart();

#endif

    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */

    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */

    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */

    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */

    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */

}

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: MPU_Config

*    功能说明: 配置MPU

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void MPU_Config( void )

{

    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */

    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */

    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;

    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;

    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;

    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;

    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;

    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */

    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;

    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;

    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;

    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;

    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;

    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */

    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);

}

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable

*    功能说明: 使能L1 Cache

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void CPU_CACHE_Enable(void)

{

    /* 使能 I-Cache */

    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */

    SCB_EnableDCache();

}

主功能：

主程序实现如下操作：

  • K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
  • K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
  • K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%。
/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: main

*    功能说明: c程序入口

*    形    参: 无

*    返 回 值: 错误代码(无需处理)

*********************************************************************************************************

*/

int main(void)

{

    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */

    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(, );    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , ); /* PB3硬件输出1KHz方波，占空比50% */

    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , ); /* PB15硬件输出1KHz方波，占空比50% */

    /* 进入主程序循环体 */

    while ()

    {

        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */

        if (bsp_CheckTimer())

        {

            /* 每隔50ms 进来一次 */

            bsp_LedToggle();

        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */

        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */

        if (ucKeyCode != KEY_NONE)

        {

            switch (ucKeyCode)

            {

                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                default:

                    /* 其它的键值不处理 */

                    break;

            }

        }

    }

}

34.7 实验例程说明（IAR）

配套例子：

V7-019_定时器PWM输出（驱动支持TIM1-TIM17）

实验目的：

  1. 学习定时器PWM输出。

实验内容：

  1. 系统上电后驱动了1个软件定时器，每100ms翻转一次LED2，同时PB3和PB15输出1KHz方波，占空比50% 。
  2. TM32H7支持TIM1-TIM8，TIM12-TIM17共14个定时器，而中间的TIM9，TIM10，TIM11是不存在的。

实验操作：

  1. K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
  2. K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
  3. K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%

PWM输出引脚PB1和PB15的位置：

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

程序设计：

系统栈大小分配：

RAM空间用的DTCM：

硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: bsp_Init

*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次

*    形    参：无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void bsp_Init(void)

{

    /* 配置MPU */

    MPU_Config();

    /* 使能L1 Cache */

    CPU_CACHE_Enable();

    /*

       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:

       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。

       - 设置NVIV优先级分组为4。

     */

    HAL_Init();

    /*

       配置系统时钟到400MHz

       - 切换使用HSE。

       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。

    */

    SystemClock_Config();

    /*

       Event Recorder：

       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。

       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章

    */

#if Enable_EventRecorder == 1

    /* 初始化EventRecorder并开启 */

    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);

    EventRecorderStart();

#endif

    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */

    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */

    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */

    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */

    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */

}

MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: MPU_Config

*    功能说明: 配置MPU

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void MPU_Config( void )

{

    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */

    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */

    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;

    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;

    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;

    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;

    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;

    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */

    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;

    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;

    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;

    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;

    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;

    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;

    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;

    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;

    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;

    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */

    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);

}

/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable

*    功能说明: 使能L1 Cache

*    形    参: 无

*    返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void CPU_CACHE_Enable(void)

{

    /* 使能 I-Cache */

    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */

    SCB_EnableDCache();

}

主功能：

主程序实现如下操作：

  • K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50%。
  • K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50%。
  • K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50%。
/*

*********************************************************************************************************

*    函 数 名: main

*    功能说明: c程序入口

*    形    参: 无

*    返 回 值: 错误代码(无需处理)

*********************************************************************************************************

*/

int main(void)

{

    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */

    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */

    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(, );    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */

    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , ); /* PB3硬件输出1KHz方波，占空比50% */

    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , ); /* PB15硬件输出1KHz方波，占空比50% */

    /* 进入主程序循环体 */

    while ()

    {

        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */

        if (bsp_CheckTimer())

        {

            /* 每隔50ms 进来一次 */

            bsp_LedToggle();

        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */

        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */

        if (ucKeyCode != KEY_NONE)

        {

            switch (ucKeyCode)

            {

                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，PB1和PB15输出1KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，PB1和PB15输出10KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                case KEY_DOWN_K3:            /* K3键按下，PB1和PB15输出100KHz方波，占空比50% */

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_1,  TIM3,  , , );

                    bsp_SetTIMOutPWM(GPIOB, GPIO_PIN_15, TIM12, , , );

                    break;

                default:

                    /* 其它的键值不处理 */

                    break;

            }

        }

    }

}

34.8 总结

本章节就为大家讲解这么多，相对比较容易掌握，望初学者熟练运用。

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