1.5 PWM呼吸灯 - 实验篇

这个实验中我们将实现呼吸灯

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硬件电路连接

• 我们使用TIM3 CH1 (channel 1)来输出 PWM 波
• 单片机的最高输出电压是 3.3v
• LED 正常降压 1.5v 以上, 电流约 5mA

经过算计, 电阻两端电压约为 1.8v, 我们需要 360Ω左右的电阻(上下不超过 5 倍都行, 即 180 - 1800Ω)

电阻色环: 4 色环颜色 220Ω = 红红棕金,330Ω = 橙橙棕金,1kΩ = 棕黑红金 多色环: 其实我自己实验的时候没有电阻也成功了…

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CubeMX的配置

还是老样子, 配置出一个 cmake 工程

• 在 TIM3 中勾选使用内部时钟, 并且使能 CH1

• 将 TIM3 时钟如图配置

配置项	含义	说明
Prescaler (PSC)	预分频值	就是公式里的 PSC。填 7199 = 输入时钟 ÷ 1000
Counter Mode	计数模式	Up = 向上计数
Counter Period (ARR)	自动装载值	就是公式里的 ARR。填 99 = 数100 个后溢出(10ms)
Internal Clock Division (CKD)	内部时钟分频	用于输入滤波等高级场景,初学保持 No Division 即可
auto-reload preload	ARR 预装载	随意
Trigger Output (TRGO) Parameters	Trigger Output (TRGO) 参数	保持默认即可, 这组参数是用来定时器之间联动
PWM mode	分为 mode1 和 mode2	mode 1:CNT < CCR 输出有效电平,CNT ≥ CCR 输出无效电平 mode2 相反
Pulse (16 bits value)	CCR 的初值	CCR(比较寄存器)的初值, 真正调整亮度时再用__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, value) 写就行
Output compare preload(OCxPE)	和上面那个auto-reload preload 一样, 是CCR 版的 ARPE	Enable 时你写进 CCR 的新值不会立刻生效,而是先缓存,等下一次 Update(溢出)事件才整体载入
Fast Mode	快速模式	选择 Disable 正常时 CNT 命中 CCR 到输出翻转有几个时钟延迟; Fast Mode 在某些触发场景让输出立即翻转
CH Polarity	有效电平的极性	Hige 说敏有效电平是高(是 PWMmode 那个有效电平); Low = 有效是低

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代码

Step 1 - 声明 CCR 变量

/* USER CODE BEGIN PV */  
uint16_t ccrVal = 0;  
/* USER CODE END PV */

Step 2 - 使能定时器的 PWM 输出通道

/* USER CODE BEGIN 2 */  
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);  
/* USER CODE END 2 */

Step 3 - 主函数

  
/* Infinite loop */  
/* USER CODE BEGIN WHILE */  
while (1)  
{  
  while (ccrVal < 100)  
  {  
    ccrVal++;  
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, ccrVal);  
    HAL_Delay(10);  
  }  
  while (ccrVal > 0)  
  {  
    ccrVal--;  
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, ccrVal);  
    HAL_Delay(10);  
  }  
  HAL_Delay(200);  
  /* USER CODE END WHILE */  
  
  /* USER CODE BEGIN 3 */}  
/* USER CODE END 3 */

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函数__HAL_TIM_SET_COMPARE

它的作用是代码运行时更改占空比, 具体来说是把一个值写进通道对应的比较寄存器 CCRx

本质上约等于:

TIM3->CCR1 = ccrVal;   

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流程分析

TIM3 的计数器以每秒数一万个的速度向前数数(PSC), 数到 100 的时候就停下从 0 重新数(ARR), 我们确定一条线, 数字低于这条线灯就亮(ccrVal). 一开始这条线是 0(Pulse), 这就导致灯没有机会亮, 占空比为 0%. 随后这条线慢慢变高, 灯越来越亮…

呼吸灯就实现了!