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MCU微課堂
CKS32F4xx系列
MCU互補PWM
互補輸出簡介
互補輸出只能在高級控制定時器（TIM1和TIM8）上使用，可以輸出兩路互補信號，包括主輸出OCx和互補輸出OCxN。基于比較輸出一節的內容，OCx和OCxN都可以輸出一定頻率和占空比的PWM波形，且他們的極性是相反的，如圖1所示，OCxREF是參考信號，OCx輸出信號與參考信號相同，只是它的上升沿相對于參考信號的上升沿有一個延遲，OCxN輸出信號與參考信號相反，只是它的上升沿相對于參考信號的下降沿有一個延遲，這個延遲時間，我們是可以通過死區寄存器配置的，本節中我們可以設置為0。
圖1 帶死區插入的互補輸出
圖2捕獲比較通道的輸出階段
如圖3所示，因為互補輸出多用于PWM控制電機的項目中，所以緊急情況下的剎車控制是必不可少的，OSSR的含義是運行模式下的關閉狀態選擇，OSSI的含義是空閑模式下的關閉狀態選擇，MOE的含義是主輸出使能，一般的應用模式為，當短路輸入為有效狀態，MOE又硬件異步清零，OSSI設置為0，禁止OCOCN輸出，OSI1OSI1N設置為0，OC1OC1N輸出為0，達到緊急剎車的目的。
圖3 控制位和輸出狀態
配置步驟
互補輸出實際跟比較輸出章節一樣使用的是定時器的功能，所以相關的函數設置同樣在庫函數文件CKS32f4xx_tim.h和CKS32f4xx_tim.c文件中。 1）開啟TIM1和GPIO時鐘，配置PA7、PA8選擇復用功能GPIO_AF_TIM1輸出。 要使用TIM1，我們必須先開啟TIM1的時鐘，這點相信大家看了這么多代碼，應該明白了。這里我們還要配置PA7、PA8為復用（GPIO_AF_TIM1）輸出，才可以實現TIM1_CH1的互補PWM經過PA7、PA8輸出。庫函數使能TIM1時鐘的方法是：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE); //>>TIM1 時鐘使能這在前面章節已經提到過。當然，這里我們還要使能GPIOA的時鐘。然后我們要配置PA7引腳映射至GPIO_AF_TIM1，復用為定時器1，調用的函數為：
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM1); //>>GPIOA7 復用為定時器1配置PA8引腳映射至GPIO_AF_TIM1，復用為定時器1，調用的函數為：
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM1); //>>GPIOA8 復用為定時器1這個方法跟我們串口實驗講解一樣，調用的同一個函數,最后設置PA7為復用功能輸出這里我們只列出GPIO初始化為復用功能的一行代碼：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //>>復用功能這里還需要說明一下，對于定時器通道的引腳關系，大家可以查看CKS32F4對應的數據手冊，比如我們PWM實驗，我們使用的是定時器1的通道1，對應的引腳PA7可以從數據手冊表中查看：
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?
2）初始化TIM1,設置TIM1的ARR和PSC等參數。 在開啟了TIM1的時鐘之后，我們要設置ARR和PSC兩個寄存器的值來控制輸出PWM的周期。這在庫函數是通過TIM_TimeBaseInit函數實現的，在上一節定時器中斷章節我們已經有講解，這里就不詳細講解，調用的格式為：
?
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設置自動重裝載值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設置預分頻值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設置時鐘分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上計數模式 TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根據指定的參數初始化 TIMx3）設置TIM1_CH1的PWM模式，使能TIM1的CH1輸出。 設置TIM1_CH1為PWM模式（默認是凍結的）通過配置TIM1_CCMR1的相關位來控制TIM1_CH1的模式。在庫函數中，PWM通道設置是通過函數TIM_OC1Init()~TIM_OC4Init()來設置的，不同的通道的設置函數不一樣，這里我們使用的是通道1，所以使用的函數是TIM_OC1Init()。
Void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct)；這種初始化格式大家學到這里應該也熟悉了，所以我們直接來看看結構體TIM_OCInitTypeDef的定義：
typedef struct
{
uint16_t TIM_OCMode;
uint16_t TIM_OutputState;
uint16_t TIM_OutputNState; */
uint16_t TIM_Pulse;
uint16_t TIM_OCPolarity;
uint16_t TIM_OCNPolarity;
uint16_t TIM_OCIdleState;
uint16_t TIM_OCNIdleState;
} TIM_OCInitTypeDef;
這里我們講解一下與我們要求相關的幾個成員變量： 參數TIM_OCMode設置模式是PWM還是輸出比較，這里我們是PWM模式。 參數TIM_OutputStateOutputNState用來設置比較輸出使能，也就是使能PWM輸出到端口。參數TIM_OCPolarityOCNPolarity用來設置極性是高還是低。參數TIM_OCIdleState和TIM_OCNIdleState用來設置空閑時的輸出狀態。 要實現我們上面提到的場景，方法是：
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //>>選擇模式 PWM TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //>>比較輸出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputState_Enable; //>>比較輸出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_High; //>>輸出極性高 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //>>輸出極性低 TIM_OCInitStructure. TIM_OCIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset; //>>當MOE=0重置輸出空閑狀態 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset; //>>當MOE=0重置輸出空閑狀態 TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse=100;//待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值 TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //>>根據指定的參數初始化外設TIM1 OC1 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM1在CCR上的預裝載寄存器4）使能 TIM1。 在完成以上設置了之后，我們不開啟剎車功能，并使能TIM1,使能TIM1的方法前面已經講解過：
TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;//自動輸出功能使能 TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;//失能剎車輸入 TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High; //剎車輸入管腳極性高 TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=0; //輸出打開和關閉狀態之間的延時 TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;// 鎖電平參數: 不鎖任何位 TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項 TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項 TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRStructure); TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE); //使能TIM1在ARR上的預裝載寄存器 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //PWM使能主輸出MOE=1 TIM_Cmd(TIM1,ENABLE); //打開TIM15）修改TIM1_CCR1來控制占空比。 最后，在經過以上設置之后，PWM其實已經開始輸出了，只是其占空比和頻率都是固定的，而我們通過修改TIM1_CCR1則可以控制CH1的輸出占空比。在庫函數中，修改TIM1_CCR1占空比的函數是：
void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；理所當然，對于其他通道，分別有一個函數名字，函數格式為：
TIM_SetComparex(x=1,2,3,4)
通過以上5個步驟，我們就可以控制TIM1的CH1輸出互補PWM波了。 3代碼示例 添加PWM配置文件pwm.c和pwm.h。 pwm.c源文件代碼如下：
//>>TIM1 PWM 部分初始化
//>>PWM 輸出初始化
//>>arr：自動重裝值 psc：時鐘預分頻數
void TIM1_PWM_Init(u32 arr,u32 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);//TIM1 時鐘使能
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 PORTA 時鐘
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM1); //PA7 復用為 TIM1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM1); //PA8 復用為 TIM1
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8; //GPIOF9
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //復用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度 100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽復用輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化 PA7PA8
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; //定時器分頻
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計數模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; //自動重裝載值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);//初始化定時器 1
//初始化 TIM1 Channel1 互補PWM 模式
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //>>選擇模式 PWM
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //>>比較輸出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputState_Enable; //>>比較輸出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_High; //>>輸出極性低
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //>>輸出極性低
TIM_OCInitStructure. TIM_OCIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset; //>>當MOE=0重置輸出空閑狀態
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset; //>>當MOE=0重置輸出空閑狀態
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //>>根據指定的參數初始化外設TIM1 OC1
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM1在CCR上的預裝載寄存器
TIM_BDTRStructure.TIM_AutomaticOutput=TIM_AutomaticOutput_Enable;//自動輸出功能使能
TIM_BDTRStructure.TIM_Break=TIM_Break_Disable;//失能剎車輸入
TIM_BDTRStructure.TIM_BreakPolarity=TIM_BreakPolarity_High; //剎車輸入管腳極性高
TIM_BDTRStructure.TIM_DeadTime=0; //輸出打開和關閉狀態之間的延時
TIM_BDTRStructure.TIM_LOCKLevel=TIM_LOCKLevel_OFF;// 鎖電平參數: 不鎖任何位
TIM_BDTRStructure.TIM_OSSIState=TIM_OSSIState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項
TIM_BDTRStructure.TIM_OSSRState=TIM_OSSRState_Disable; //設置在運行模式下非工作狀態選項
TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRStructure);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE); //使能TIM1在ARR上的預裝載寄存器
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); //PWM使能主輸出MOE=1
TIM_Cmd(TIM1,ENABLE); //打開TIM1
TIM_SetCompare1(TIM1,300); //>>設置pwm的占空比為300/500 = 60%
}
此部分代碼包含了上面介紹的PWM輸出設置的前5個步驟。這里我們關于TIM1的設置就不再說了。接下來，我們看看主程序里面的main函數如下：
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//>>設置系統中斷優先級分組 2
delay_init(168); //>>初始化延時函數
TIM1_PWM_Init(500-1,84-1); //>>定時器時鐘為 84M，分頻系數為 84，所以計數頻率
//>> 84M/84=1Mhz,重裝載值500，所以PWM頻率為1M/500=2Khz.
while(1)
{
}
}
這里，我們先設置好了NVIC終端優先級，然后初始化延時函數和timer，在timer的初始化參數中我們把PWM的頻率設置成2K,將占空比設置成60%，完成PWM輸出設置。
審核編輯：黃飛
工商網監
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