2定时器输出PWM原理

如下图是PWM输出的原理示意图：

假设定时器工作模式设置为向上计数 PWM模式，且当 CNT<CCRx 时，输出 1，当 CNT>=CCRx 时输出 0，则：

当 CNT 值小于 CCRx 的时候， IO 输出高电平 (1)

当 CNT 值大于等于 CCRx 的时候，IO 输出低电平 (0)

当 CNT 达到 ARR 值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环。

因此，改变 CCRx 的值，就可以改变 PWM 输出的占空比，改变 ARR 的值，就可以改变 PWM 输出的周期（频率），这就是利用定时器输出PWM 的基本原理。

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定时器常用的寄存器

使用定时器来输出PWM时，需要对其寄存器进行相应的设置。定时器的寄存器有好多个，这里先介绍几个与输出PWM相关的几个寄存器，其它是寄存器以后用到时再介绍。

3.1 控制寄存器CR1

控制寄存器，就是来设置定时的工作模式：

位 15:10 保留，必须保持复位值。

位 9:8 CKD：时钟分频 (Clock division)此位域指示定时器时钟 (CK_INT) 频率与数字滤波器所使用的采样时钟（ETR、TIx）之间的分频比，

位 7 ARPE：自动重载预装载使能 (Auto-reload preload enable)

0：TIMx_ARR 寄存器不进行缓冲

1：TIMx_ARR 寄存器进行缓冲

位 6:5 CMS：中心对齐模式选择 (Center-aligned mode selection)，包括1种边沿对齐模式与3种中心对齐模式

位 4 DIR：计数器方向 (Direction)，0为递增计数，1为递减计数。

注：当定时器配置为中心对齐模式或编码器模式时，该位为只读状态。

位 3 OPM：单脉冲模式 (One-pulse mode)

位 2 URS：更新请求源 (Update request source)

此位由软件置 1 和清零，用以选择 UEV 事件源。

位 1 UDIS：更新禁止 (Update disable)此位由软件置 1 和清零，用以使能/禁止 UEV 事件生成。

位 0 CEN：计数器使能 (Counter enable)，0为禁止计数器，1为使能计数器

只有事先通过软件将 CEN 位置 1，才可以使用外部时钟、门控模式和编码器模式。而触发模式可通过硬件自动将 CEN 位置 1。在单脉冲模式下，当发生更新事件时会自动将 CEN 位清零。

3.2 捕获/比较模式寄存器CCMR1

这些通道可用于输入（捕获模式）或输出（比较模式）模式。通道方向通过配置相应的 CCxS 位进行定义。此寄存器的所有其它位在输入模式和输出模式下的功能均不同。对于任一给定位

OCxx 用于说明通道配置为输出时该位对应的功能

ICxx 则用于说明通道配置为输入时 该位对应的功能

因此，必须注意同一个位在输入阶段和输出阶段具有不同的含义。

这里仅先介绍输出模式下的功能：

位 15 OC2CE：输出比较 2 清零使能 (Output compare 3 clear enable)

位 14:12 OC2M[2:0]：输出比较 2 模式 (Output compare 2 mode)

位 11 OC2PE：输出比较 2 预装载使能 (Output compare 2 preload enable)

位 10 OC2FE：输出比较 2 快速使能 (Output compare 2 fast enable)

位 9:8 CC2S[1:0]：捕获/比较 2 选择 (Capture/Compare 2 selection)参考下面的CC1S通道1

位 7 OC1CE：输出比较 1 清零使能 (Output compare 3 clear enable)

OC1CE：输出比较 1 清零使能 (Output Compare 1 Clear Enable)

0：OC1Ref 不受 ETRF 输入影响

1：ETRF 输入上检测到高电平时， OC1Ref 立即清零。

位 6:4 OC1M：输出比较 1 模式 (Output compare 1 mode)一共可配置位7种模式，这里仅介绍2种：

110：PWM 模式 1––在递增计数模式下，只要 TIMx_CNT<TIMx_CCR1，通道 1 便为有效状态，否则为无效状态。在递减计数模式下，只要 TIMx_CNT>TIMx_CCR1，通道 1 便为无效状态 (OC1REF=0)，否则为有效状态 (OC1REF=1)。

111：PPWM 模式 2––在递增计数模式下，只要 TIMx_CNT<TIMx_CCR1，通道 1 便为无效状态，否则为有效状态。在递减计数模式下，只要 TIMx_CNT>TIMx_CCR1，通道 1 便为有效状态，否则为无效状态。

位 3 OC1PE：输出比较 1 预装载使能 (Output compare 1 preload enable)

0：禁止与 TIMx_CCR1 相关的预装载寄存器。可随时向 TIMx_CCR1 写入数据，写入后将立即使用新值。

1：使能与 TIMx_CCR1 相关的预装载寄存器。可读/写访问预装载寄存器。TIMx_CCR1 预装载值在每次生成更新事件时都会装载到活动寄存器中。

位 2 OC1FE：输出比较 1 快速使能 (Output compare 1 fast enable)

此位用于加快触发输入事件对 CC 输出的影响（仅当通道配置为 PWM1 或 PWM2 模式时，OCFE 才会起作用）。

0：即使触发开启，CC1 也将根据计数器和 CCR1 值正常工作。触发输入出现边沿时，激活CC1 输出的最短延迟时间为 5 个时钟周期。

1：触发输入上出现有效边沿相当于 CC1 输出上的比较匹配。随后，无论比较结果如何，OC 都设置为比较电平。采样触发输入和激活 CC1 输出的延迟时间缩短为 3 个时钟周期。

位 1:0 CC1S[1:0]：捕获/比较 1 选择 (Capture/Compare 1 selection)

此位域定义通道方向（输入/输出）以及所使用的输入。

00：CC1 通道配置为输出。

01：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI1 上。

10：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TI2 上。

11：CC1 通道配置为输入，IC1 映射到 TRC 上。此模式仅在通过 TS 位（TIMx_SMCR 寄存器）选择内部触发输入时有效

注：仅当通道关闭时（TIMx_CCER 中的 CC1E = 0），才可向 CC1S 位写入数据。

3.3 计数器CNT

计数器的功能很单一，就是计数：

位 15:0 CNT[15:0]：计数器值 (Counter value)

3.4 预分频器PSC

预分频器的功能也很单一，就是分频：

位 15:0 PSC[15:0]：预分频器值 (Prescaler value)

计数器时钟频率 CK_CNT 等于 fCK_PSC / (PSC[15:0] + 1)。

PSC 包含在每次发生更新事件时要装载到实际预分频器寄存器的值。

3.5 自动重装载寄存器ARR

自动重装载寄存器的功能也很单一，就是保存一个数，在计数满的时候，重新开始计数

位 15:0 ARR[15:0]：自动重载值 (Auto-reload value)

ARR 为要装载到实际自动重载寄存器的值。

当自动重载值为空时，计数器不工作。

3.6 捕获/比较寄存器CCR

自动重装载寄存器的功能也很单一，也是保存一个数，用于与当前的CNT进行比较，注意 TIM2 和 TIM5是32位计数。

以CCR1寄存器（一共有CCR1~CCR4这4个通道）为例：

位31:16 CCR1[31:16]：捕获/比较 1 的高 16 位（对于 TIM2 和 TIM5）。

位15:0 CCR1[15:0]：捕获/比较 1 的低 16 位 (Low Capture/Compare 1 value)

如果通道 CC1 配置为输出：CCR1 是捕获/比较寄存器 1 的预装载值。如果没有通过 TIMx_CCMR寄存器中的OC1PE 位来使能预装载功能，写入的数值会被直接传输至当前寄存器中。否则只在发生更新事件时生效（拷贝到实际起作用的捕获/ 比较寄存器1）。实际捕获/比较寄存器中包含要与计数器 TIMx_CNT进行比较并在 OC1 输出上发出信号的值。

如果通道 CC1 配置为输入：CCR1 为上一个输入捕获 1 事件 (IC1) 发生时的计数器值。