转载 STM32学习笔记9 -用PWM做个正弦波发生器

原文地址:STM32学习笔记(9)-用PWM做个正弦波发生器作者:yan3388764

一、用PWM的方法实现荧火虫灯

上次提到要用Timer的PWM功能来实现荧火虫灯。当然还是找一个现成的例子来作个修改,这回要用到的例子在这里。

复制一份到自己练习用的文件夹中,建立工程。

先阅读readme.txt及源程序,了解一些基本信息。

从程序中可以知道:

(1)使用TIM3

(2)定时器的时钟频率是36MHz.

(3)PWM信号的频率是36KHz,这是通过TIM3的ARR来设置的。ARR的值是999,因此PWM的频率是36MHz/(999+1)=36KHz。

(4)四个通道的占空比分别由TIM3_CCR1~TIM3_CCR4来确定,算式是:

(TIM3_CCR1/ TIM3_ARR)* 100

由此,当PWM的频率是36K时,占空比分辨率接近0.1%。降低频率,可以获得更高的分辨率。

要完成灯的渐亮和渐灭控制,只要定时改变TIM3_CCR1的值就行了。

如何改变呢?这里用到STM32提供的系统定时器(SysTick)

数据手册中关于这个定时器的描述如下:

-------------------------------------------------------------

系统时基定时器

这个定时器是专用于实时操作系统,也可当成一个标准的递减计数器。它具有下述特性:

● 24位的递减计数器

● 自动重加载功能

● 当计数器为0时能产生一个可屏蔽系统中断

● 可编程时钟源

而它的使用方法可以在库提供的例子中找到。

有一个初始化函数:

void SysTick_Configuration(void)

{

if(SysTick_Config((SystemFrequency) / 10))//经实际测试发现,除以10是100ms,除以100是10ms,依此类推

{

while(1);

}

NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0x0);

}

这里将其初始化为每100ms产生一次中断。

将这个函数放在main.c中,在main函数中调用它,即完成初始化工作。在system32_it.c中有中断处理函数。

void SysTick_Handler(void)

{}

原例子中这里没有写代码,可以根据需要自行增加相关代码来处理每100ms时间到的事件。

代码如下:

extern uint16_t dutyRatio;

extern uint8_t ChangDuty;

void SysTick_Handler(void)

{static uint8_t Counter;

if(Counter>16)

dutyRatio-=62;

else

{dutyRatio+=62;

if(dutyRatio>999)

dutyRatio=999;

}

if(++Counter>=32)

Counter=0;

ChangDuty=1;

}

这里定义了两个变量,一个是dutyRatio,用来控制占空比的变化。它在main.c中定义,并初始化为6。初始化TIM3_CH1通道时使用该变量。

每次中断则视情况增加或者减少,每次变化的量是62。在SysTick_Handler函数中,定义了一个static型的变量Counter,它的值在0~31之间变化。当其值在0~15之间时,dutyRatio每次加1,这样一共是加16次,即其最终的值是:6+16*62=998,正好比ARR的值小1。当Counter的值在16~31之间变化时,dutyRatio每次减62。这样,dutyRatio的值始终在6~998之间变化,对应的是占空比在:

6/999*100%=0.6%~ 998/999*100%=99.89% 之间变化。

ChangDuty是一个标志,用途是通知main函数,占空比已发生变化,要求更新CCR1。Mina函数的处理如下:

while (1)

{ if(ChangDuty==1)

{

TIM3->CCR1=dutyRatio;

ChangDuty=0;

}

}

在用软件仿真时,执行到TIM3->CCR1=dutyRatio;时,外围部件中的相应值并没有立即变化。目前还没有弄清楚是调试器的问题还是确实不立即发生变化。

使用硬件来测试,由于我手边的板子TIM3_CH1上没有接LED,所以就看不出灯亮的效果了,不过,不要紧,还有示波器。将程序下载入FLASH后运行,观察GPIOA.6,可以看到非常漂亮的波形。用万用表电压档测该引脚的电压,可以看到电压平稳地上升和下降。所以,我有些怀疑上面提到的那个CCR1没有立即变化仅仅只是调试器的问题。//蓝色的字这个不对,下面有说明。

二、用PWM生成正弦波

有了PWM,自然就可以用PWM的方法生成正弦波了。下面生成500Hz正弦波的方法参考自张明峰的《PIC单片机入门与实践》

每个正弦波分成四个像限,每个像限16点,共64点,每点出现2个PWM周期,故PWM的周期为:2ms/128=156.25us,频率为64KHz。

TIM3 Frequency = TIM3 counter clock/(ARR + 1)

倒过来:

ARR=TIM3Counter Clock/TIM3 Frequenc - 1 =562.5-1 =561

如果取ARR的值是561的话,那么实际的频率是64.056KHz,即最终生成为的正弦波频率是:500.4Hz

有了ARR,占空比就取决于CCR1的值了,使用EXCEL可以方便地计算出第一象限的16个点的数据:

280,307,335,361,387,412,436,458,478,496,513,527,539,548,555,559

有了第一象限,其他象限都可以镜像生成了。具体方法请看源程序。

要用上面的例子修改,还需要做一些工作。

前面是在SysTick中做出标志,然后在主程序中修改CCR1的值,现在不行了,肯定会有时间的误差,不能这做么,要在PWM输出后修正,这样就要在PWM波形输出时产生中断。因此,需要在main函数中增加以下这个函数。

这个函数哪里来的呢,很简单,从timebase工程中中抄来的然后将TIM2改成TIM3就行了^_^。然后在main函数中调用它。

注意,还需要打开stm32f10x_conf.h文件,

蓝色框里面的包含文件给“解放”出来。当然,同时要把库中的misc.c源程序文件加入工程中来。否则,编译是通不过的。

为了让通道1可以产生中断,还需要做一件事,就是下面蓝色的部分。

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_CC1, ENABLE);

//也是从TIMEBASE工程中抄来,再将TIM2改成TIM3的。

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

现在该到stm32f10x_it.c中去了,增加一个中断处理函数:

uint16_tsinTab[]={280,307,335,361,387,412,436,458,478,496,513,527,539,548,555,559};

uint8_t Count1,Count2;//1.像限计数器,其值在0~3之间变化 2.其值在0~31之间变化

void TIM3_IRQHandler(void)

{

if (TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_CC1) != RESET)

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1);

if(Count2%2==0) //准备更新,新的值会在下一次更新

{ switch(Count1)

{ case 0: //象限1

{

TIM3->CCR1= sinTab[Count2/2];

break;

}

case 1: //象限2

{TIM3->CCR1=sinTab[15-Count2/2];

break;

}

case 2: //象限3

{TIM3->CCR1=560-sinTab[Count2/2];

break;

}

case 3: //象限4

{TIM3->CCR1=560-sinTab[15-Count2/2];

break;

}

default:break;

}

}

}

if(++Count2==32)

{ Count2=0;

if(++Count1==4)

Count1=0;

}

}

也就是在这里,搞清楚了,所谓的“我有些怀疑上面提到的那个CCR1没有立即变化仅仅只是调试器的问题”不对,这是CCR1更新方法的问题,

这里就是不用立即更新的方法。因为每个点的PWM波形会出现2次,因此,用

if(Count2%2==0)来判断是第一次产生PWM波形,更新CCR1,但是这个CCR1不会立即更新,而会在下一次产生PWM事件时更新。

  

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