前言在第四章中我们利用TIM1的通道4的PWM功能来控制LED的亮度实现了LED的呼吸道效果。通过__HAL_TIM_SET_COMPARE()函数修改占空比从而改变LED的亮度。PWM的功能其实是定时器输出比较功能中其中的一种功能。输出比较的本质是定时器在计数CNT过程中将当前计数值与预设的捕获/比较寄存器值CCR进行实时比较根据比较结果自动对输出引脚电平进行置高、置低、翻转或保持从而用于生成PWM波形、方波或实现单脉冲控制。输出比较的核心原理比较机制定时器计数器CNT从0开始递增或递减计数当CNT与CCR比较值相等时触发相应的输出动作。参数控制时基单元PSC预分频器、ARR自动重装载值决定输出方波的周期频率CCR决定输出波形的翻转时刻。输出比较的常见模式HAL 库支持多种输出比较模式通过HAL_TIM_OC_ConfigChannel()进行配置常见模式包括PWM模式最常用PWM模式1向上计数时CNT CCR 输出有效电平CNT ≥ CCR 输出无效电平或反之取决于极性。PWM模式2向上计数时CNT CCR 输出无效电平CNT ≥ CCR 输出有效电平或反之。翻转模式Toggle当 CNT CCR 时输出电平翻转一次占空比固定为50%用于生成方波。强制输出模式Force无论CNT与CCR比较结果如何强制输出高电平或低电平。冻结模式Frozen当 CNT CCR 时输出电平保持原状态不发生变化。一、功能通过使用输出比较的不同模式来观察LED的变化。二、硬件绿色LED在PY32F032StartKit开发板上是由MCU的PA11引脚驱动的。PA11同时也是TIM1的4通道。使用TIM1的第4通道的不同的输出比较模式可以观察到LED亮度变化和亮灭时间的变化。三、PY32Studio配置3.1 创建一个新工程首先用PY32Studio创建一个F032_OC的新工程。3.2 配置时钟在芯片视图中点击时钟视图在时钟视图中选择HSI为系统时钟。 系统时钟为8MHz, TIM的时钟也为8MHz.3.3 配置TIM1第一步配置完时钟后配置TIM1的参数时钟源 - 内部时钟Channel4 - 输出比较。第二步配置TIM1的分频系数和周期。这个练习中周期配置成5秒是方便我们肉眼观察LED的变化。第三步配置4通道的参数:模式选择: Toggle on match 只有当计数器的值等于CCR的值时通道4输出电平发生一次翻转。)Pulse1000CCR的值为1000Output compare preload EnableCH polarityHigh第四步点击生成工程四、理解HAL库函数4.1 py32f032_hal_tim.cSTM32 HAL 库中与 输出比较相关的核心函数主要分为初始化配置、启停控制、占空比/周期设置以及中断控制等几类。以下为核心函数详解及使用示例一、 初始化与配置函数1.HAL_TIM_OC_Init作用初始化定时器为输出比较模式并配置基础参数预分频、自动重载值、计数模式等。参数TIM_HandleTypeDef *htim定时器句柄。示例PY32Studio自动生成的Studio_TIM1_Init(void)函数中调用输出比较的初始化函数if (HAL_TIM_OC_Init(htim1) ! HAL_OK) { Error_Handler(); }2.HAL_TIM_OC_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim, TIM_OC_InitTypeDef *sConfig, uint32_t Channel)作用配置输出比较通道的详细参数输出模式、比较值、输出极性等。参数TIM_HandleTypeDef *htim定时器句柄TIM_OC_InitTypeDef *sConfig配置结构体指针uint32_t Channel通道号如TIM_CHANNEL_4。示例sConfigOC.OCMode TIM_OCMODE_TOGGLE; sConfigOC.Pulse 1000; sConfigOC.OCPolarity TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCNPolarity TIM_OCNPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCIdleState TIM_OCIDLESTATE_RESET; sConfigOC.OCNIdleState TIM_OCNIDLESTATE_RESET; if (HAL_TIM_OC_ConfigChannel(htim1, sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) ! HAL_OK) { Error_Handler(); }二、 启停控制函数1.HAL_TIM_OC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)作用启动输出比较功能使能计数器和输出通道。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_t Channel。示例HAL_TIM_OC_Start(htim1, TIM_CHANNEL_4);2.HAL_TIM_OC_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)作用停止输出比较。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_t Channel。示例HAL_TIM_OC_Stop(htim1, TIM_CHANNEL_4);3.HAL_TIM_OC_Start_IT()/HAL_TIM_OC_Stop_IT()作用启动/停止输出比较中断模式适用于需要中断控制的场景。4.2 py32f032_hal_tim.h一、 运行时参数设置函数1.__HAL_TIM_SET_COMPARE(HANDLE,CHANNEL,COMPARE)作用在运行时动态修改比较寄存器CCRx的值从而改变比较发生的时刻。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_t Channeluint32_t Compare新的比较值。示例__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim1, TIM_CHANNEL_1, 250);将比较值调整为 2502.__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD()作用动态修改自动重载值ARR用于在运行时输出比较波形的周期频率。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_t Autoreload新的重载值。3.__HAL_TIM_SET_COUNTER()作用设置定时器的当前计数值常用于计数器重设。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_t Counter新的计数值。4.__HAL_TIM_ENABLE_OCxPRELOAD(HANDLE, CHANNEL)作用使能输出比较的预装载。参数TIM_HandleTypeDef *htimuint32_tChannel。4.3 典型使用流程初始化调用HAL_TIM_OC_Init()完成定时器基础配置PY32Studio生成的代码会自动调用无需手写。通道配置调用HAL_TIM_OC_ConfigChannel()配置输出比较模式、初始占空比和极性PY32Studio生成的代码会自动调用无需手写。启动输出调用HAL_TIM_OC_Start()启动输出比较功能。动态调整在运行中通过__HAL_TIM_SET_COMPARE()动态调整输出比较值相位通过__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD()动态调整频率。五、编写应用代码5.1 应用代码在PY32Studio生成的代码的基础上添加以下代码在main()函数中加入以下代码启动输出比较。注意用户自己添加的代码要放在USER CODE BEGIN 和 USER CODE END中间。这样再用PY32Studio修改配置以后重新生成代码也不会覆盖用户写的代码。/* USER CODE BEGIN 2 */ if(HAL_TIM_OC_Start(htim1,TIM_CHANNEL_4) ! HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE END 2 */5.2 设置在选项卡中选择安装的编译器版本和Debug类型。5.3 编译下载点击编译图标开始编译程序编译成功后开始下载程序下载成功后开始调试程序5.4调试点击调试图标进入调试界面通过各个调试命令来观察程序运行的状态和代码执行的位置。在右侧的TIM窗口中暂停程序后修改OC4M_L的值然后再全速运行代码观察LED的变化并用示波器观察PA11引脚波形的变化。OC4M_L寄存器的值实质上就是输出比较的模式也可以在PY32Studio的TIM1的配置窗口中对Output Compare Channel4选择不同的不同的模式然后生成工程继续编译调试可以看到OC4M_L寄存器的变化。TIM_OCMODE_ACTIVEPA11先输出2秒的低电平LED先亮2秒然后一直输出高电平LED熄灭TIM_OCMODE_INACTIVEPA11一直输出低电平LED一直点亮TIM_OCMODE_TOGGLEPA11先输出2秒的低电平LED先亮2秒然后一直输出一个周期为10秒的方波LED灭5秒亮5秒TIM_OCMODE_FORCED_ACTIVEPA11一直输出高电平LED一直熄灭TIM_OCMODE_FORCED_INACTIVEPA11一直输出低电平LED一直点亮六、总结本章内容我们已经成功地实现了输出比较功能并且了解了HAL库函数中输出比较相关的库函数。整个过程主要步骤如下通过PY32Studio配置时钟TIM模块调用HAL_TIM_OC_Start()函数启动OC输出编译调试观察PA11的输出波形通过PY32Studio修改输出比较的模式重新生成工程编译调试观察PA11的输出波形。
