C语言-STM32：介绍PWM，并使用PWM实现呼吸灯
1、什么是PWM
PWM，全称为Pulse Width Modulation，中文名为脉冲宽度调制。这是一种模拟控制技术，通过改变脉冲信号的宽度来表征一个连续变量的平均值，通常用于对模拟信号的数字化控制，特别是在功率转换和信号处理中非常常见。以下是PWM的一些关键特性：
基本原理：
- PWM信号是由一系列宽度可变的脉冲组成，每个脉冲的周期是固定的，但高电平（导通）时间（脉冲宽度）是可以变化的。
- 占空比（Duty Cycle）是脉冲宽度与周期的比例，通常以百分比表示。高占空比意味着更多的时间处于高电平状态，低占空比则相反。
应用：
- 电源管理：在电源转换器中，PWM用于控制输出电压的平均值，例如在开关电源中，通过改变开关元件的导通时间来调整输出电压。
- 电机控制：在电机驱动系统中，通过改变PWM信号的占空比来调整电机的速度和扭矩。
- LED亮度控制：在照明应用中，改变PWM信号的占空比可以调整LED的亮度，而不改变其工作电流的峰值。
- 音频信号处理：在数字音频系统中，PWM可用于编码和解码音频信号。
- 通信系统：在一些通信协议中，PWM可以作为数据传输的方式。
优点：
- 效率高：PWM技术允许高效地转换和控制电源，因为它通常在开关模式下操作，减少了能量损失。
- 控制精度：通过精确调整占空比，可以实现精细的控制。
- 简化电路：使用PWM可以简化模拟电路设计，因为许多功能可以通过数字逻辑来实现。
生成PWM：
- PWM信号通常由微控制器（如STM32系列）或其他数字逻辑设备生成，这些设备通常内置了PWM发生器模块，可以通过编程设置周期、占空比和其他参数。
实现：
- 在STM32等微控制器中，初始化一个定时器（如TIM2），设置预分频器、计数器周期和比较值，就可以生成PWM信号。通过比较单元，当计数值与比较值匹配时，输出状态会发生变化，从而形成不同宽度的脉冲。
综上所述，PWM是一种广泛应用的数字调制技术，通过简单的数字信号实现对模拟信号的控制，广泛应用于各种电子设备和系统中。
2、使用PWM实现呼吸灯
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "stm32f1xx_hal_tim.h"
#include "stm32f1xx_hal_gpio.h"TIM_HandleTypeDef htim3;
volatile uint32_t timerCounter = 0;int main(void) {// 初始化HAL库HAL_Init();// 系统时钟配置SystemClock_Config();// GPIO初始化，配置LED为推挽输出GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = LED_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(LED_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);// 初始化TIM3为PWM__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();htim3.Instance = TIM3;htim3.Init.Prescaler = 84 - 1; // 假设系统时钟72MHz，预分频因子为72-1htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim3.Init.Period = 10000 - 1; // 10ms周期，可以根据需要调整htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);TIM_PWMOutputStateTypeDef pwmState = TIM_OUTPUTSTATE_ENABLE;HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &htim3.ChannelConfig[0], pwmState);HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);// 呼吸灯循环while (1) {for (timerCounter = 0; timerCounter <= 10000; timerCounter++) {// 设置PWM占空比，从0到100%HAL_TIM_PWM_SetPulse(&htim3, TIM_CHANNEL_1, timerCounter);HAL_Delay(1); // 延时1ms，使得变化更平滑}for (timerCounter = 10000; timerCounter > 0; timerCounter--) {HAL_TIM_PWM_SetPulse(&htim3, TIM_CHANNEL_1, timerCounter);HAL_Delay(1);}}
}当然，在实际使用时，还是需要进行驱动文件的封装和调用。