stm32持续输出pwm,然后没间隔一秒钟通过串口发送一次数据,需要用到几个计时器,两个中断的优先级是怎么设置的。
项目背景:
需要20k带死区时间的互补pwm波连接IGBT驱动器。
使用高级定时器1,CH1——PA8,CH1N——PB13,BKIN——PB12,如果是复用引脚需要打开时钟,注意时钟配置。
主要使用的寄存器为TIM1_BDTR
从手册可以看到有些数据位能否修改和LOCK级别有关系。
其中BKIN默认输出低电平,先将频率配置成20k
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
// 自动重装载寄存器的值,累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=359;
// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 9;
// 时钟分频因子 ,配置死区时间时需要用到
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 计数器计数模式,设置为向上计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 重复计数器的值,没用到不用管
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
// 初始化定时器
TIM_TimeBaseInit(ADVANCE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
f=72m/(359+1)*(9+1)=20k
其中TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 这个语句是指死区时间的分频因子,也可以使用ETR外部时钟,这里是用的内部时钟72m,分频为1.也就是DTS的时间为72m,如果是01就是36m,如果是10就是18m。
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
// 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
// 互补输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;
// 设置占空比大小
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =180;
// 输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
// 互补输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;
// 输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;
// 互补输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;
TIM_OC1Init(ADVANCE_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(ADVANCE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;
// 输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;
// 互补输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;
这两句还挺重要的,就是当使能这个刹车功能了,断路以后,这个通道是高电平还是低电平,也就是占空比为0还是100
之前做项目时就遇到这个问题,一会儿高电平一会低电平,因为控制的是电机,高电平时直接电机最大功率运作了,所以这里也需要注意一下,这个叫空闲电平,也有库函数可以直接调用配置。
// 有关刹车和死区结构体的成员具体可参考BDTR寄存器的描述
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
// 输出比较信号死区时间配置,具体如何计算可参考 BDTR:UTG[7:0]的描述
// 这里配置的死区时间为152ns
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
// 当BKIN引脚检测到高电平的时候,输出比较信号被禁止,就好像是刹车一样
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
TIM_BDTRConfig(ADVANCE_TIM, &TIM_BDTRInitStructure);
// 使能计数器
TIM_Cmd(ADVANCE_TIM, ENABLE);
// 主输出使能,当使用的是通用定时器时,这句不需要
TIM_CtrlPWMOutputs(ADVANCE_TIM, ENABLE);
这里的死区时间为11,也就是寄存器UTG[7:0],DTS=1/72M,[7:5]这三位是000也就是第一种计算方式,这里配置成11,也就是11/72000000=152ns。只需要修改TIM_DeadTime即可,手册也写的很清楚了,如果是72m,那么死区时间的范围是14ns至17523ns。如果8m,范围是125ns至15875ns。
注:关闭延迟时间的最大值减去开通时间最小值。
这里是IGBT的参数,所以我们只要设置死区时间为450ns,450/13.89=32.3,也就是33.
主函数初始化就好了。
根据参考资料和问题要求,可以使用STM32中的定时器和串口模块来设置连续输出PWM信号,并每秒向串口发送一次数据。其中需要使用哪些计时器?可以根据具体需求选择,常用的有TIM2,TIM3,TIM4,TIM5等。下面就以TIM3为例,给出具体步骤及代码实现:
1.设置定时器 首先要初始化计时器 TIM3,并设置其工作模式。在 TIM_TimeBaseStructure 结构体中配置定时器的 ARR 和 PSC (分别代表计时器的自动重装值和分频系数),并将计时器启动。
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 7999; // 设置 ARR 为 7999,即自动重装值为 7999
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8; // 设置分频系数为 8,即计数器在 1MHz 的时钟频率下递增
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启动定时器 TIM3
2.设置计时器中断 开启TIM3定时器的中断并设置中断优先级。定时器的中断服务程序中,向串口发送一次数据。
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //配置 TIM3 中断向量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 设置中断抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 设置中断响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 开启 TIM3 中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); //清除 TIM3 的更新中断标志位
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE); // 开启计时器 TIM3 的更新中断
其中,中断服务函数 TIM3_IRQHandler 的代码如下:
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) // 检查 TIM3 更新中断标志位是否置位
{
int pulse1 = 2000; // 通道1的 PWM 脉冲宽度
int pulse2 = 4000; // 通道2的 PWM 脉冲宽度
int pulse3 = 6000; // 通道3的 PWM 脉冲宽度
TIM_SetCompare1(TIM3, pulse1); // 设置通道1的 PWM 脉冲宽度
TIM_SetCompare2(TIM3, pulse2); // 设置通道2的 PWM 脉冲宽度
TIM_SetCompare3(TIM3, pulse3); // 设置通道3的 PWM 脉冲宽度
USART_SendData(USART1, "Hello World\n"); // 向串口发送数据
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); // 清除计时器 TIM3 的更新中断标志位
}
}
其中,TIM_SetCompare1/2/3 函数是用来设置计时器 TIM3 的三个通道的 PWM 脉冲占空比的函数,USART_SendData 函数是用来向串口发送数据的函数。
3.设置 PWM 输出 设置 TIM3 的三个通道为输出模式,并将对应的 GPIO 端口配置为复用输出模式即可。如下所示:
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_0; // 设置 GPIOA 端口的第 0、6 和 7 个引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // 将这三个引脚设置为复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_TIM3); // 配置引脚为 TIM3_CH1 复用
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_TIM3); // 配置引脚为 TIM3_CH2 复用
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_TIM3); // 配置引脚为 TIM3_CH3 复用
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 设置为 PWM1 模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出比较使能
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 初始化 TIM3_CH1
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 初始化 TIM3_CH2
TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 初始化 TIM3_CH3
TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 使能 TIM3_CH1 的 CCR 寄存器预装载
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 使能 TIM3_CH2 的 CCR 寄存器预装载
TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 使能 TIM3_CH3 的 CCR 寄存器预装载
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE); // 主输出使能
通过以上步骤,就可以实现在STM32中设置连续输出PWM信号并且每秒向串口发送一次数据。