PWM呼吸灯

1.PWM简介
      PWM是 Pulse Width Modulation 的缩写，中文意思就是脉冲宽度调 制，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术，其控制简单、灵活和动态响应好等优点而成 为电力电子技术最广泛应用的控制方式，其应用领域包括测量，通信， 功率控制与变换，电动机控制、伺服控制、调光、开关电源，甚至某些 音频放大器，因此学习PWM具有十分重要的现实意义。
      其实我们也可以这样理解，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码 的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个 具体模拟信号的电平进行编码。PWM 信号仍然是数字的，因为在给定的 任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压 或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去 的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被 断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。

2.STM32F1 PWM介绍
       STM32F1除了基本定时器TIM6和TIM7，其他定时器都可以产生PWM输出 。其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出 。而通用定时器也能同时产生多达 4路的 PWM 输出，这些在定时器中断 章节中已经介绍过。 PWM的输出其实就是对外输出脉宽可调（即占空比调节）的方波信号 ，信号频率是由自动重装寄存器 ARR 的值决定，占空比由比较寄存器 CCR 的值决定。

PWM输出比较模式总共有8种，具体由寄存器 CCMRx 的位 OCxM[2:0] 配置。我们这里只讲解最常用的两种PWM输出模式：PWM1和PWM2，其他几 种模式可以参考《STM32F10x中文参考手册》13、14、15定时器章节。 PWM1和PWM2这两种模式用法差不多，区别之处就是输出电平的极性不 同。

PWM模式根据计数器CNT计数方式，可分为边沿对齐模式和中心对齐模 式。

（1）PWM边沿对齐模式
　　　　当 TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位为低时执行递增计数，计数器CNT从 0 计数到自动重载值（TIMx_ARR 寄存器的内容），然后重新从 0 开始 计数并生成计数器上溢事件。 以 PWM 模式 1 为例。只要TIMx_CNT < TIMx_CCRx， PWM 参考信号 OCxREF 便为有效的高电平，否则为无效的低电平。如果 TIMx_CCRx 中 的比较值大于自动重载值（TIMx_ARR 中），则 OCxREF 保持为“ 1”。 如果比较值为 0， 则 OCxREF 保持为“ 0”。

当 TIMx_CR1 寄存器中的 DIR 位为高时执行递减计数，计数器CNT从 自动重载值（TIMx_ARR 寄存器的内容）递减计数到0，然后重新从 TIMx_ARR值开始计数并生成计数器下溢事件。 以 PWM 模式 1 为例。只要TIMx_CNT >TIMx_CCRx， PWM 参考信号 OCxREF 便为无效的低电平，否则为有效的高电平。如果 TIMx_CCRx 中 的比较值大于自动重载值（TIMx_ARR 中），则 OCxREF 保持为“ 1”。 此模式下不能产生0%的PWM波形。

（2）PWM中心对齐模式 在中心对齐模式下，计数器 CNT 是工作做递增/递减模式下。开始的 时候， 计数器CNT 从 0 开始计数到自动重载值减 1(ARR-1)，生成计数 器上溢事件；然后从自动重载值开始向下计数到 1 并生成计数器下溢事 件。之后从 0 开始重新计数。

我们以ARR=8，CCRx=4为例进行介绍。第一阶段计数器CNT工作在递增 计数方式，从0开始计数，当TIMx_CNT < TIMx_CCRx时，PWM 参考信号 OCxREF为高电平，当TIMx_CNT >= TIMx_CCRx时，PWM 参考信号 OCxREF 为低电平。第二阶段计数器CNT工作在递减计数方式，从ARR开始递减计 数，当TIMx_CNT > TIMx_CCRx时，PWM 参考信号 OCxREF为低电平，当 TIMx_CNT <= TIMx_CCRx时，PWM 参考信号 OCxREF为高电平。

3.PWM输出配置步骤
（1）使能定时器及端口时钟，并设置引脚复用器映射
          RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3,ENABLE);
 可选的参数在 stm32f10x_gpio.h 都已经列出来非常详细
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出

（2）初始化定时器参数,包含自动重装值，分频系数，计数方式等
  　　　　voidTIM_TimeBaseInit(TIM_TypeDef*TIMx,TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct);
 （3）初始化PWM输出参数，包含PWM模式、输出极性，使能等
　　　　  void TIM_OCxInit(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;        //比较输出模式
  uint16_t TIM_OutputState;   //比较输出使能
  uint16_t TIM_OutputNState;  //比较互补输出使能
  uint32_t TIM_Pulse;         //脉冲宽度
  uint16_t TIM_OCPolarity;    //输出极性
  uint16_t TIM_OCNPolarity;   //互补比较输出极性
  uint16_t TIM_OCIdleState;   //空闲状态下比较输出状态
  uint16_t TIM_OCNIdleState;  //空闲状态下比较输出状态
} TIM_OCInitTypeDef;

如果我们要配置TIM3的CH1为PWM1模式，输出极性为低电平，并且使能 PWM输出，可以如下配置：
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_Low;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure); //输出比较通道1初始化

（4）开启定时器
　　　　void TIM_Cmd(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState); TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //开启定时器
（5）修改TIMx_CCRx的值控制占空比 //compare最大到ARR的设置的值。
　　　　void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t Compare1);
（6）使能TIMx在CCRx上的预装载寄存器 使能输出比较预装载库函数是：
　　　　void TIM_OCxPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);
　　　　 第一个参数用于选择定时器，第二个参数用于选择使能还是失能输出比较预装载寄存器，可选择为TIM_OCPreload_Enable、TIM_OCPreload_Disable。
（7）使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器允许位 使能 TIMx 在 ARR 上的预装载寄存器允许位库函数是：
　　　　 void TIM_ARRPreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);
　　　　第一个参数用于选择定时器，第二个参数用于选择使能还是失能。

高级定时器要想输出PWM波形，必须要设置一个 MOE 位(TIMx_BDTR 的第 15 位)，以使能主输出，否则不会输出 PWM。库函数设置的函数为：
　　　　 void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);