PWM输出实战指南：掌握如何在STM32F103C8T6上生成PWM信号

# 1. PWM输出基础**

脉宽调制（PWM）是一种广泛用于电子系统中的技术，它通过改变脉冲宽度来控制输出电压或电流。PWM输出在许多应用中都很常见，例如电机控制、LED调光和音频合成。

PWM输出由一连串脉冲组成，每个脉冲都有一个固定的周期和可变的宽度。脉冲宽度与输出电压或电流成正比。通过改变脉冲宽度，可以精确地控制输出功率。

PWM输出有两种主要类型：对称PWM和非对称PWM。在对称PWM中，脉冲的正半周和负半周宽度相等。在非对称PWM中，脉冲的正半周和负半周宽度不同。

# 2. STM32F103C8T6的PWM外设

### 2.1 PWM外设的架构和寄存器

STM32F103C8T6微控制器包含三个高级定时器(TIM1、TIM2和TIM3)，它们都支持PWM输出功能。这些定时器具有灵活的配置选项，允许生成各种PWM波形。

**PWM外设架构**

STM32F103C8T6的PWM外设主要由以下组件组成：

- **计数器：**一个16位或32位计数器，用于生成PWM波形。
- **预分频器：**一个可编程预分频器，用于降低计数器时钟频率。
- **比较寄存器：**一组比较寄存器，用于定义PWM波形的占空比。
- **输出比较模块：**一个输出比较模块，用于将计数器值与比较寄存器值进行比较，并根据比较结果控制输出引脚的状态。

**PWM外设寄存器**

STM32F103C8T6的PWM外设包含一系列寄存器，用于配置和控制PWM输出。主要寄存器包括：

- **CR1寄存器：**控制定时器的基本操作模式，如使能、计数方向和预分频器设置。
- **ARR寄存器：**定义计数器的自动重装载值，用于设置PWM波形的周期。
- **CCR寄存器：**定义PWM波形的占空比。
- **CCER寄存器：**控制输出比较模块的使能和极性。

### 2.2 PWM输出模式和配置

STM32F103C8T6的PWM外设支持多种PWM输出模式，允许生成不同类型的PWM波形。

**PWM输出模式**

STM32F103C8T6的PWM外设支持以下PWM输出模式：

- **中心对齐模式：**PWM波形相对于计数器周期居中对齐。
- **左对齐模式：**PWM波形相对于计数器周期左对齐。
- **右对齐模式：**PWM波形相对于计数器周期右对齐。

**PWM输出配置**

要配置PWM输出，需要执行以下步骤：

1. **选择定时器：**选择要用于PWM输出的定时器(TIM1、TIM2或TIM3)。
2. **配置预分频器：**设置预分频器值，以降低计数器时钟频率。
3. **设置自动重装载值：**设置ARR寄存器，以定义PWM波形的周期。
4. **设置比较值：**设置CCR寄存器，以定义PWM波形的占空比。
5. **选择输出模式：**选择所需的PWM输出模式(中心对齐、左对齐或右对齐)。
6. **使能输出：**设置CCER寄存器，以使能PWM输出。

**代码示例**

以下代码示例演示了如何配置TIM1以生成中心对齐PWM波形：

#include "stm32f10x.h"

void PWM_Config(void)
{
    // 使能TIM1时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

    // 设置预分频器为100
    TIM1->PSC = 100 - 1;

    // 设置自动重装载值为1000
    TIM1->ARR = 1000 - 1;

    // 设置比较值CCR1为500
    TIM1->CCR1 = 500;

    // 选择中心对齐模式
    TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_CMS;

    // 使能输出比较1
    TIM1->CCER |= TIM_CCER_CC1E;

    // 使能TIM1
    TIM1->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

### 2.3 PWM输出波形分析

生成PWM波形后，可以使用示波器或逻辑分析仪分析波形，以验证其正确性。

**PWM输出波形分析**

PWM输出波形的分析主要关注以下方面：

- **周期：**PWM波形的周期，由ARR寄存器设置。
- **占空比：**PWM波形高电平的时间与周期的比值，由CCR寄存器设置。
- **频率：**PWM波形的频率，由计数器时钟频率和ARR寄存器设置。

**分析步骤**

分析PWM输出波形时，可以执行以下步骤：

1. **测量周期：**使用示波器或逻辑分析仪测量PWM波形的一个完整周期。
2. **测量占空比：**测量PWM波形高电平的时间，并将其除以周期时间。
3. **计算频率：**使用以下公式计算