STM32单片机PWM技术详解：10个实战案例，助你掌握电机控制和信号调制

# 1. PWM技术基础**

PWM（脉宽调制）是一种广泛应用于电机控制、信号调制等领域的调制技术。其原理是通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的幅值或频率。

**1.1 PWM的基本概念**

PWM波形由一系列周期性脉冲组成，每个脉冲的宽度（Ton）和周期（T）之比称为占空比（D），即 D = Ton / T。占空比决定了输出信号的平均值。

**1.2 PWM的优点**

* 高效率：PWM技术通过开关器件控制输出，减少了功率损耗。
* 精确控制：通过调节占空比，可以精确控制输出信号的幅值或频率。
* 广泛应用：PWM技术广泛应用于电机控制、信号调制、电源管理等领域。

# 2. STM32单片机PWM编程

### 2.1 PWM基本概念和原理

脉宽调制（PWM）是一种通过改变脉冲宽度来调制信号幅度的技术。在PWM中，脉冲的宽度与信号的幅度成正比。PWM广泛应用于电机控制、信号调制、功率转换等领域。

PWM信号由一系列重复的脉冲组成，每个脉冲由一个高电平时间（Ton）和一个低电平时间（Toff）组成。脉冲周期（T）为Ton和Toff的总和。PWM信号的占空比（D）定义为Ton与T的比值，表示信号的平均幅度。

D = Ton / T

### 2.2 STM32单片机PWM外设架构

STM32单片机集成了多个PWM外设，称为定时器。每个定时器包含多个通道，每个通道可以独立产生PWM信号。PWM外设的架构通常包括以下模块：

- **计数器：**用于生成PWM信号的基本周期。
- **比较器：**用于将计数器值与比较值进行比较，从而生成PWM脉冲。
- **输出缓冲器：**用于驱动外部负载。

### 2.3 PWM编程配置和操作

STM32单片机PWM编程主要涉及以下步骤：

1. **时钟配置：**为PWM外设提供时钟源。
2. **计数器配置：**设置计数器的预分频器和自动重装载值，以确定PWM信号的周期。
3. **比较器配置：**设置比较器的比较值，以确定PWM脉冲的宽度。
4. **输出配置：**选择PWM输出引脚并配置输出模式。
5. **启动PWM：**使能PWM外设并启动PWM信号的生成。

以下代码示例演示了如何使用STM32单片机的HAL库配置和操作PWM：

/* HAL库头文件 */
#include "stm32f1xx_hal.h"

/* 定义PWM引脚 */
#define PWM_PIN GPIO_PIN_9
#define PWM_PORT GPIOA

/* 定义PWM外设 */
#define PWM_TIM TIM1

/* 定义PWM通道 */
#define PWM_CHANNEL TIM_CHANNEL_1

/* 定义PWM周期 */
#define PWM_PERIOD 1000

/* 定义PWM占空比 */
#define PWM_DUTY_CYCLE 50

/* 初始化PWM */
void PWM_Init() {
  /* 使能PWM时钟 */
  __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();

  /* 配置TIM1时钟源和预分频器 */
  TIM1->PSC = 84 - 1;

  /* 配置TIM1自动重装载值 */
  TIM1->ARR = PWM_PERIOD