一、PWM簡介

1.定義

脈沖寬度調制(PWM) 是一種數字信號，最常用于控制電路。該信號在預定義的時間和速度中設置為高(5v或3.3v)和低(0v)。通常，我們將PWM的高電平稱為1，低電平為0。

2.主要參數

(1)PWM占空比

PWM信號保持高電平的時間百分比稱為占空比。如果信號始終為高電平，則它處于100%占空比，如果它始終處于低電平，則占空比為0%。如圖1所示，T1為占空比，T為一個PWM周期。

2)PWM的頻率

PWM信號的頻率決定PWM完成一個周期的速度。STM32的MDK編譯器可以選擇5MHZ,10MHZ,20MHZ和50MHZ。

二、PWM產生方式

通過STM32控制板，有兩種方式能產生PWM，第一是利用普通IO口輸出PWM，第二種是利用定時器的PWM的IO口或復用IO口。

1.普通IO口與PWM口

(1)PWM端口

STM32 的定時器除了 TIM6 和 7。其他的定時器都可以用來產生 PWM 輸出。其中高級定時器 TIM1 和 TIM8 可以同時產生多達 7 路的 PWM 輸出。而通用定時器也能同時產生多達 4路的 PWM 輸出，這樣，STM32 最多可以同時產生 30 路 PWM 輸出。

(2)普通IO口

一般能夠輸出PWM的端口都會在主要功能那一欄出現CHx的標志，而普通定時器沒有出現這種標志。如圖所示，上面的紅框就是普通的定時器，不是專用的PWM端口。

PWM方波

脈沖寬度調制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調制，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

PWM它是一系列脈沖，這些脈沖將以方波的形式出現。在任何給定的時間點，波型要么是高電平或者是低電平。

信號保持在高電平的持續(xù)時間稱為“接通時間”，信號保持在低電平的持續(xù)時間稱為“斷開時間”。對于PWM信號我們需要關注兩個與之相關的重要參數，一個是PWM占空比，另一個是PWM信號的頻率。

1.PWM占空比

PWM信號在特定的時間內保持接通狀態(tài)，然后在剩余的時間內保持斷開狀態(tài)。占空比是指在一個脈沖循環(huán)內，接通時間相對于總時間所占的比例。在一段連續(xù)工作時間內脈沖高電平時間與總時間的比值。如果信號總是處于高電平，它的占空比是百分之百;如果信號總是處于低電平，那么它的占空比是0%。計算占空比的公式如下所示：

通過控制從0%到100%的占空比，我們可以控制PWM信號的“接通時間”，從而控制信號的寬度。由于我們可以通過調節(jié)脈沖信號的寬度控制接通時間，所以將這種控制方式稱為“脈沖寬度調制”。

2.PWM的頻率

PWM信號的頻率決定了PWM完成一個信號周期的速度。周期是指PWM信號完成一個接通和關閉的時間。計算頻率的公式如下所示

3.PWM的產生

單片機產生PWM，有以下幾種方法：

指令生成PWM，可產生分辨率很高的PWM，但會影響其他任務運行，一般用在較簡單的控制中

定時器產生PWM

部分單片機本身具有PWM模塊功能

定時器

1.定時器功能

定時、輸出比較(PWM)、輸入捕獲(測量脈沖寬度)、互補輸出

2.定時器分類

基本定時器、通用定時器、高級定時器

3.定時器資源

F103系列有兩個高級定時器TIM1和TIM8、4個通用定時器TIM2~5、2個基本定時器

基本定時器(TIM6，TIM7)的主要功能

基本的定時功能

包含一個16位自動裝載計數器，由各自的可編程預分頻器驅動

通用定時器(TIM2~TIM5)的主要功能

基本的定時器的功能

測量輸入信號的脈沖長度( 輸入捕獲)

產生輸出波形( 輸出比較和PWM)

高級定時器(TIM1，TIM8)的主要功能

具有基本，通用定時器的所有功能

具有控制交直流電動機所有的功能，如輸出6路互補帶死區(qū)的信號、剎車功能等等

在之前的文章中，我們已經了解了使用 STM32 進行 ADC 轉換?，F在，我們將了解STM32 中的 PWM(脈沖寬度調制)以及如何使用 PWM 技術控制 LED 的亮度或直流風扇的速度。

我們知道有兩種類型的電路信號：模擬和數字。模擬信號有3V、3.1V、2V...等電壓信號，而數字信號只有1 和 0。

傳感器輸出的是模擬信號，這些模擬信號使用 ADC 轉換為數字信號，因為微控制器只理解數字信號。處理完這些 ADC 值后，需要再次將輸出轉換為模擬形式以驅動模擬設備。為此，我們使用某些方法，如 PWM、數模 (DAC) 轉換器等。

什么是 PWM(脈沖寬度調制)?(前面的文章也有相關介紹)

PWM可以讓數字值控制模擬設備，例如控制電機的速度，LED的亮度等。我們知道電機和LED工作在模擬信號上。但是PWM不提供純模擬輸出，PWM看起來像是由短脈沖產生的模擬信號。

PWM 的占空比

PWM 信號保持高電平(ON Time)的時間百分比稱為占空比。如果信號始終打開，則占空比為 100%，如果始終關閉，則占空比為 0%。

占空比 = ON Time /(ON Time + OFF Time)

STM32中的PWM

STM32F103C8 有 15 個 PWM 引腳和 10 個 ADC 引腳。它具有 16 位 PWM 分辨率(2^16)。

所以 65535 的值為100% 占空比，平均電壓=總電壓;

同樣，32767 的值為50% 占空比，平均電壓=50%總電壓;

13107 的值為20% 占空比，平均電壓=20%總電壓。

這里我們使用電位器和 STM32 通過 PWM 技術來改變 LED 的亮度和直流風扇的速度。1602 LCD用于顯示 ADC 值 (0-4095) 和輸出的PWM 值 (0-65535) 。

直流風扇：這里使用的直流風扇是PC 的 BLDC 風扇。它需要額外提供電源，所以我們使用 9V 直流電池。PWM就是脈沖寬度調制，也就是占空比可變的脈沖波形。PWM控制技術就是對半導體開關器件的導通和關斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。