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工程師筆記 | 使用 TIMER 輸出比較模式輸出相移信號

jf_pJlTbmA9 ? 來源:STM32單片機 ? 作者:STM32單片機 ? 2023-09-18 10:58 ? 次閱讀
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1、前言

客戶想要使用 STM32L031 產(chǎn)生兩個特定的 PWM 波,這兩個波形頻率相同,占空比相同,但相位不同。經(jīng)過驗證,使用定時器的輸出比較模式可以產(chǎn)生這種帶相移的 PWM 波形。

下面以 STM32L031 的 TIM2 為例來介紹使用產(chǎn)生相移信號的方法。

2、概述

在未使能預(yù)裝載寄存器時(OCxPE=0),使用輸出比較模式,可以隨時通過軟件更新

TIM_CCRx 寄存器的值,以控制輸出波形。

DMA 的循環(huán)模式,可以在最后一次數(shù)據(jù)傳輸完成后,自動重新加載初始編程值,內(nèi)部地址寄存器會重新加載基址值,進入下一個循環(huán)。

使用輸出比較模式配合 DMA 的循環(huán)模式可以不斷更新 TIMx_CCR 寄存器的值,從而輸出可控的波形。

下面以 NUCLEO-L031 為例介紹產(chǎn)生相移信號的方法。

3、目標(biāo)波形

為了便于觀察,令 PWM 波的周期為 100ms,占空比為 20%。以 TIM2_CH1 輸出的波形的為基準(zhǔn),其為 0 度相移。

? TIM2_CH1: 相移 0 度,占空比為 20%

? TIM2_CH2: 相移 90 度,占空比為 20%

? TIM2_CH3: 相移 180 度,占空比為 20%

? TIM2_CH4: 相移 270 度,占空比為 20%

4. 使用 STM32CubeMX 進行配置

使用 STM32CubeMX 進行基礎(chǔ)參數(shù)的配置。

這里配置時鐘為 32MHz,如圖 1 所示。

wKgaomUD3vWAduTwAAJYZw8L61I475.png

配置時鐘源為內(nèi)部時鐘,因為 TIM2_CH1 為基準(zhǔn)信號,直接配置為 PWM 輸出即可。

TIM2_CH2、TIM2_CH3 和 TIM2_CH4 配置為輸出比較模式,如圖 2 所示。

wKgZomUD3vaAQJImAACa2i7L31w082.png

配置 TIM2 的預(yù)分頻值與計數(shù)周期,配置計數(shù)周期為 100,計數(shù)模式配置為"Up"。配置channel1 的模式為"PWM mode 1",因為占空比為 20%,計數(shù)周期為 100,所以 CCR1 寄存器配置為 20(也即 Channel1 的 Pulse 配置為"20"),極性配置為"High"。Channel2、Channel3 和 Channel4 的模式都配置為"Toggle on match"(匹配時翻轉(zhuǎn)電平),極性配置為"low",CCR 不需要配置,因為會通過 DMA 自動寫入。具體配置如圖 3 所示。

wKgaomUD3vqAYqVPAAI56OYLxrk948.png

添加 TIM2_CH2、TIM2_CH3 和 TIM2_CH4 的 DMA,并進行配置,配置的內(nèi)容都相同,配置如下:

? Direction: Memory To Peripheral

? Mode: Circular

? Data Width: Word

具體配置如圖 4 所示

wKgZomUD3vuAWmh_AAFMbn5Ltr4081.png

5. 修改代碼

由 STM32CubeMX 生成代碼之后,需要在生成的代碼中添加一些處理。

首先需要計算 channel2、channel3 和 channel4 的 CCR 值。以 channel2 為例:配置的計數(shù)周期為 100,初始極性為 low,當(dāng) CNT 計數(shù)值與 CCR 寄存器匹配的時候,輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn),所以為了實現(xiàn)與 channel1 占空比相同的波形,需要翻轉(zhuǎn)兩次電平。

第一次翻轉(zhuǎn)的 CCR 可以通過相位差進行計算,第二次翻轉(zhuǎn)的 CCR 值可以通過占空比和第一次翻轉(zhuǎn)的 CCR 值這兩個條件進行計算。Channel2 第一次翻轉(zhuǎn)的 CCR 值為: "100 x (90°/360°) = 25";第二次翻轉(zhuǎn)的 CCR 值為:"25 + (20% x 100) = 45"

表 1 由上面計算方式同理可得:

wKgZomUD3v2AQoQIAABcapiq70M129.png

在 main.c 文件中需要建立三個數(shù)組,將 channel2~4 的兩次 CCR 值存入這三個數(shù)組中,具體如下所示:

wKgaomUD3v6AEGUcAAA-5VaifZk887.png


wKgaomUD3v-AMqKnAAAPmnjWj8U237.png

然后在 mian 函數(shù)中添加如下代碼。使 channel1 輸出 PWM 波,配置 channel2~4 在 DMA 模式下使用輸出比較模式進行輸出。

wKgZomUD3wGAWvphAAB5aYLz3E0901.png

6. 測試結(jié)果

測試結(jié)果如下圖所示,4 個 channel 產(chǎn)生的 PWM 波的周期都為 100ms,占空比都為20%,測試出來的 channel2~4 的相移與設(shè)計目標(biāo)波形一致。

wKgZomUD3wKAbsBuAACxpYAjSYc554.png

7、小結(jié)

使用定時器的輸出比較模式與 DMA 進行搭配,可以比較靈活的生成波形。

來源:STM32單片機
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理


審核編輯 黃宇

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