STM32畢業(yè)設(shè)計論文

基于STM32定期器產(chǎn)生PWM的研究作者姓名:222專業(yè)班級:222指導(dǎo)老師:222摘要伴隨科技水平的提高，ARM的應(yīng)用越來越廣泛。Withthedevelopoftechnology,ARMisusedinvarioussituations.意在對ARM的深入學(xué)習(xí)，論文對

STM32定期器產(chǎn)生PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出進(jìn)行了研究。OntheintentionofstudyonARM,timerofSTM32producepulsesPWM(widthmodulation)isstudiedinthispaper.PWM就是某個頻率占空比的方波，其應(yīng)用領(lǐng)域包括測量，通信，功率控制與變換，電動機(jī)控制、伺服控制、甚至某些音頻放大器，因此研究PWM技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。PWMisthesquarewavewhichhasasureduty-cycleandfrequency.Itsapplicationfieldsincludemeasurement,communication,powercontrolandtransform,motorcontrol,servocontrol,evensomeaudioamplifier.ThereforeitisimportanttoresearchPWMtechnology.本設(shè)計采用

STM32定期器產(chǎn)生PWM。ItiseasytousethetimerofSTM32toproducePWMoutput.

STM32的PWM由定期器產(chǎn)生，PWM的周期即定期器定期的時間，通過計算方波的頻率，占空比，配置定期器和IO口，最終用示波器顯示對應(yīng)通道占空比的方波即可。PWMisproducedbythetimerofSTM32.ThecycleofPWMisthetimer’sregulartime.Bycalculatingthefrequencyofsquarewave,duty-cycle,configuringthetimerandIO,thenuseoscilloscopedisplayedthePWM.經(jīng)對STM32開發(fā)板的研究學(xué)習(xí)，通過對STM32定期器等的配置，用示波器顯示，完畢了PWM輸出。BasedontheSTM32,byconfiguringthetimerofSTM32,PWMisdisplayedbyoscilloscope.關(guān)鍵詞STM32，定期器，PWMStudyfortheoutputofPWMproducebytimerofSTM32BasedonMDKAbstract：Withthedevelopmentoftechnology,ARMisusedinvarioussituations.OntheintentionofstudyonARM,timerofSTM32producepulsesPWM(widthmodulation)isstudiedinthispaper.PWMisthesquarewavewhichhasasureduty-cycleandfrequency.Itsapplicationfieldsincludemeasurement,communication,powercontrolandtransform,motorcontrol,servocontrol,evensomeaudioamplifier.ThereforeitisimportanttoresearchPWMtechnology.ItiseasytousethetimerofSTM32toproducePWMoutput.

PWMisproducedbythetimerofSTM32.ThecycleofPWMisthetimer’sregulartime.Bycalculatingthefrequencyofsquarewave,duty-cycle,configuringthetimerandIO,thenuseoscilloscopedisplayedthePWM.BasedontheSTM32,byconfiguringthetimerofSTM32,PWMisdisplayedbyoscilloscope.Keywords：STM32，timer，PWM

目錄第1章序言 51.1ARM應(yīng)用背景 51.2研究內(nèi)容 61.3研究成果 7第2章STM32處理器概述 82.1STM32簡介 82.2內(nèi)部資源 102.3Cortex-M3內(nèi)核簡介 102.4STM32定期器簡介 122.4.1通用定期器 122.4.2高級控制定期器 122.4.3小結(jié) 15第3章PWM概述 163.1原理 163.1.1PWM模式 163.1.2互補輸出與死區(qū)插入 193.2PWM輸出的實現(xiàn) 21第4章軟件設(shè)計 224.1開發(fā)環(huán)境 224.1.1STM32的開發(fā)軟件 224.1.2MDK370 224.2軟件實現(xiàn) 234.2.1設(shè)計原則 234.2.2程序流程圖 25第五章測試及成果 265.1JTAG仿真器簡介 265.2測試 275.3現(xiàn)象及成果 28結(jié)論 31道謝 32參照文獻(xiàn) 33

第1章序言1.1ARM應(yīng)用背景如今，學(xué)習(xí)一種處理器的就有許多ARM內(nèi)核的處理器可供使用，目前社會已步入嵌入式學(xué)習(xí)階段。在嵌入式領(lǐng)域，8位處理器已經(jīng)不再勝任某些復(fù)雜的應(yīng)用，例如GUI，TCP/IP，F(xiàn)ILESYSTEM等，而ARM芯片憑借強(qiáng)大的處理能力和極低的功耗，非常適合這些場所。目前越來越多的產(chǎn)品在選型的時候考慮到使用ARM處理器，ARM的應(yīng)用是相稱的廣泛。ARM處理器ADCI/O接口鍵盤ARM處理器ADCI/O接口鍵盤RAMLED傳感器轉(zhuǎn)換器LCDDACEPROM主機(jī) 輸入 輸出圖1-1ARM嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的功能模塊目前已經(jīng)有超過85％的無線通信設(shè)備采用了ARM技術(shù)，ARM以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。ARM在此方面的應(yīng)用如：手提式計算機(jī)、移動電話、PDA等。伴隨寬帶技術(shù)的推廣，采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐漸獲得競爭優(yōu)勢。此外，ARM在語音及視頻處理上進(jìn)行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持。ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字式電視機(jī)、GPS、機(jī)頂盒中得到廣泛采用。目前流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用ARM技術(shù)，手機(jī)中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。如圖1-2所示是基于ARM技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)的功能模塊[9]。ARMARM處理器LCD控制器主機(jī)接口CCDADC控制電路和編碼電路存儲器圖1-2基于ARM技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)的功能模塊1.2研究內(nèi)容本設(shè)計意在加深對ARM的學(xué)習(xí)，鞏固大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識，提高動手能力和思索問題處理問題的能力。本設(shè)計選擇意法半導(dǎo)體的STM32F開發(fā)板，通過對該開發(fā)板的研究學(xué)習(xí)，和對STM32F103C8T6芯片的學(xué)習(xí)，掌握其多種外設(shè)功能。通過對TIM1定期器進(jìn)行控制，使之各通道輸出插入死區(qū)的互補PWM輸出，各通道輸出頻率均為17.57KHz。其中，通道1輸出的占空比為50%，通道2輸出的占空比為25%，通道3輸出的占空比為12.5%。各通道互補輸出為反相輸出。 TIM1定期器的通道1到4的輸出分別對應(yīng)PA.08、PA.09、PA.10和PA.11引腳，而通道1到3的互補輸出分別對應(yīng)PB.13、PB.14和PB.15引腳，中斷輸入引腳為PB.12。將這些引腳分別接入示波器，在示波器上觀查對應(yīng)通道占空比的方波[12]。本文第一章講述了該論文寫作背景，重要論述了ARM應(yīng)用范圍，以及該論文研究的內(nèi)容；第二章講述了該研究課題使用的開發(fā)板的內(nèi)部資源和開發(fā)板關(guān)鍵芯片STM32F103C1.3研究成果配置好各通道后,編譯運行工程；點擊MDK的Debug菜單，點擊Start/StopDebugSession；通過示波器察看PA.08、PA.09、PA.10、PB.13、PB.14、PB.15的輸出波形，其中PA.08和PB.13為第一通道和互補通道，PB.09和PB.14為第二通道和其互補通道，PB.10和PB.15為第三通道和其互補通道;第一通道顯示占空比為50%,第二通道占空比為25%,第三通道占空比為12.5%。

第2章STM32處理器概述2.1STM32簡介[24]STM32F103xx增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號的器件都包括2個12位的ADC、3個通用16位定期器和一種PWM定期器，還包括原則和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個I2C和SPI、3個USART、一種USB和一種CAN。STM32F103xx增強(qiáng)型系列工作于-40℃至+105完整的STM32F103xx增強(qiáng)型系列產(chǎn)品包括從36腳至100腳的五種不一樣封裝形式；根據(jù)不一樣的封裝形式，器件中的外設(shè)配置不盡相似。下面給出了該系列產(chǎn)品中所有外設(shè)的基本簡介。這些豐富的外設(shè)配置，使得STM32F103xx增強(qiáng)型微控制器適合于多種應(yīng)用場所：·電機(jī)驅(qū)動和應(yīng)用控制；·醫(yī)療和手持設(shè)備；·PC外設(shè)和GPS平臺；·工業(yè)應(yīng)用：可編程控制器、變頻器、打印機(jī)和掃描儀；·警報系統(tǒng)，視頻對講，和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；2.1.1STM32F103CSTM32開發(fā)板關(guān)鍵芯片的參數(shù)如表2-1

表2-1器件功能和配置(STM32F103xx增強(qiáng)型)芯片引腳圖如圖2-2：圖2-2STM32F103xx增強(qiáng)型LQPFP48管腳圖2.2內(nèi)部資源STM32有豐富的內(nèi)部資源，如下所示：·RealViewMDK（MiertocontrollerDevelopmentKit）基于ARM微控制器的專業(yè)嵌入式開發(fā)工具；·內(nèi)置閃存存儲器；·內(nèi)置SRAM；·嵌套的向量式中斷控制器(NVIC)；·外部中斷/事件控制器(EXTI)；·時鐘和啟動；·自舉模式；·DMA；·RTC(實時時鐘)和后備寄存器；·窗口看門狗；·I2C總線；·通用同步/異步接受發(fā)送器(USART)；·串行外設(shè)接口(SPI)；·控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)；·通用串行總線(USB)；·通用輸入輸出接口(GPIO)；·ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)；·溫度傳感器；·串行線JTAG調(diào)試口(SWJ-DP)。2.3Cortex-M3內(nèi)核簡介Cortex-M3內(nèi)核包括一種合用于老式Thumb和新型Thumb-2指令的譯碼器、一種支持硬件乘法和硬件除法的先進(jìn)ALU、控制邏輯和用于連接處理器其他部件的接口。Cortex-M3處理器是首款基于ARMv7-M架構(gòu)的ARM處理器。中央Cortex-M3內(nèi)核使用3級流水線哈佛架構(gòu)，運用分支預(yù)測、單周期乘法和硬件除法功能實現(xiàn)了杰出的效率（1.25DMIPS/MHz）。Cortex-M3處理器是一種32位處理器，帶有32位寬的數(shù)據(jù)途徑、寄存器庫和基于老式ARM7處理器的系統(tǒng)只支持訪問對齊的數(shù)據(jù)，沿著對齊的字邊界即可對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和存儲。Cortex-M3處理器采用非對齊數(shù)據(jù)訪問方式，使非對齊數(shù)據(jù)可以在單核訪問中進(jìn)行傳播。 Cortex-M3處理器是專為那些對成本和功耗非常敏感但同步對性能規(guī)定又相稱高的應(yīng)用而設(shè)計的。憑借縮小的內(nèi)核尺寸和杰出的中斷延遲性能、集成的系統(tǒng)部件、靈活的配置、簡樸的高級編程和強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，Cortex-M3處理器將成為從復(fù)雜的芯片系統(tǒng)到低端微控制器等多種系統(tǒng)的理想處理方案。表2-3為Cortex-M3處理器與ARM7作比較。表2-3Cortex-M3與ARM7相比較2.4STM32定期器簡介2.4.1通用定期器[22]STM32F103xx增強(qiáng)型系列產(chǎn)品中內(nèi)置了多達(dá)3個同步的原則定期器。每個定期器均有一種16位的自動加載遞加/遞減計數(shù)器、一種16位的預(yù)分頻器和4個獨立的通道，每個通道都可用于輸入捕捉、輸出比較、PWM和單脈沖模式輸出，在最大的封裝配置中可提供最多12個輸入捕捉、輸出比較或PWM通道。它們還能通過定期器鏈接功能與高級控制定期器共同工作，提供同步或事件鏈接功能。在調(diào)試模式下，計數(shù)器可以被凍結(jié)。任一種原則定期器都能用于產(chǎn)生PWM輸出。每個定期器均有獨立的DMA祈求機(jī)制。2.4.2高級控制定期器[22]高級控制定期器(TIM1)由一種16位的自動裝載計數(shù)器構(gòu)成，它由一種可編程預(yù)分頻器驅(qū)動。它適合多種用途，包括測量輸入信號的脈沖寬度(輸入捕捉)，或者產(chǎn)生輸出波形(輸出比較，PWM，嵌入死區(qū)時間的互補PWM等)。使用定期器預(yù)分頻器和RCC時鐘控制預(yù)分頻器，可以實現(xiàn)脈沖寬度和波形周期從幾種微秒至幾種毫秒的調(diào)整。高級控制(TIM1)和通用(TIMx)定期器是完全獨立的，它們不共享任何資源，它們可以同步操作。高級控制定期器(TIM1)可以被當(dāng)作是一種分派到6個通道的三相PWM發(fā)生器，它還可以被當(dāng)成一種完整的通用定期器。四個獨立的通道可以用于：·輸入捕捉；·輸出比較；·產(chǎn)生PWM(邊緣或中心對齊模式)；·單脈沖輸出；·反相PWM輸出，具有程序可控的死區(qū)插入功能；配置為16位原則定期器時，它與TIMx定期器具有相似的功能。配置為16位PWM發(fā)生器時，它具有全調(diào)制能力(0~100%)。在調(diào)試模式下，計數(shù)器可以被凍結(jié)。諸多功能都與原則的TIM定期器相似，內(nèi)部構(gòu)造也相似，因此高級控制定期器可以通過定期器鏈接功能與TIM定期器協(xié)同操作，提供同步或事件鏈接功能。TIM1定期器的功能包括：·16位上，下，上/下自動裝載計數(shù)器；·16位可編程預(yù)分頻器，計數(shù)器時鐘頻率的分頻系數(shù)為1～65535之間的任意數(shù)值；·4個獨立通道：?輸入捕捉；?輸出比較；?PWM生成(邊緣或中間對齊模式)；?單脈沖模式輸出；?死區(qū)時間可編程的互補輸出?！な褂猛獠啃盘柨刂贫ㄆ谄骱投ㄆ谄骰ミB的同步電路；·在指定數(shù)目的計數(shù)器周期之后更新定期器寄存器；·剎車輸入信號可以將定期器輸出信號置于復(fù)位狀態(tài)或者一種已知狀態(tài)；·如下事件發(fā)生時產(chǎn)生中斷/DMA：?更新：計數(shù)器向上溢出/向下溢出，計數(shù)器初始化(通過軟件或者內(nèi)部/外部觸發(fā))；?觸發(fā)事件(計數(shù)器啟動，停止，初始化或者由內(nèi)部/外部觸發(fā)計數(shù))；?輸入捕捉；?輸出比較；?剎車信號輸入。時基單元可編程高級控制定期器的重要部分是一種16位計數(shù)器和與其有關(guān)的自動裝載寄存器。這個計數(shù)器可以向上計數(shù)、向下計數(shù)或者向上向下雙向計數(shù)。此計數(shù)器時鐘由預(yù)分頻器分頻得到。計數(shù)器、自動裝載寄存器和預(yù)分頻器寄存器可以由軟件讀寫，雖然計數(shù)器還在運行讀寫仍然有效。時基單元包括：·計數(shù)器寄存器(TIM1_CNT)；·預(yù)分頻器寄存器(TIM1_PSC)；·自動裝載寄存器(TIM1_ARR)；·周期計數(shù)寄存器(TIM1_RCR)；自動裝載寄存器是預(yù)先裝載的。寫或讀自動重裝載寄存器將訪問預(yù)裝載寄存器。根據(jù)在TIM1_CR1寄存器中的自動裝載預(yù)裝載使能位(ARPE)的設(shè)置，預(yù)裝載寄存器的內(nèi)容被永久地或在每次的更新事件UEV時傳送到影子寄存器。當(dāng)計數(shù)器到達(dá)溢出條件(向下計數(shù)時的下溢條件)并當(dāng)TIM1_CR1寄存器中的UDIS位等于0時，產(chǎn)生更新事件。更新事件也可以由軟件產(chǎn)生。隨即會詳細(xì)描述每一種配置下更新事件的產(chǎn)生。計數(shù)器由預(yù)分頻器的時鐘輸出CK_CNT驅(qū)動，僅當(dāng)設(shè)置了計數(shù)器TIM1_CR1寄存器中的計數(shù)器使能位(CEN)時，CK_CNT才有效。(有關(guān)更多的計數(shù)器使能的細(xì)節(jié)，請參見控制器的從模式描述)。注：真正的計數(shù)器使能信號CNT_EN是在CEN后的一種時鐘周期后被設(shè)置。預(yù)分頻器描述。預(yù)分頻器可以將計數(shù)器的時鐘頻率按1到65536之間的任意值分頻。它是基于一種(在TIM1_PSC寄存器中的)16位寄存器控制的16位計數(shù)器。由于這個控制寄存器帶有緩沖器，它可以在工作時被變化。新的預(yù)分頻器的參數(shù)在下一次更新事件到來時被采用。圖2-4和圖2-5給出了某些在預(yù)分頻器工作時，更改其參數(shù)的狀況下計數(shù)器操作的例子。圖2-4當(dāng)預(yù)分頻器的參數(shù)從1變到2時，計數(shù)器的時序圖圖2-5當(dāng)預(yù)分頻器的參數(shù)從1變到4時，計數(shù)器的時序圖2.4.3小結(jié)通過比較和針對設(shè)計需要，使用定期器預(yù)分頻器和RCC時鐘控制預(yù)分頻器，可以實現(xiàn)脈沖寬度和波形周期從幾種微秒至幾種毫秒的調(diào)整。高級控制(TIM1)和通用(TIMx)定期器是完全獨立的，不共享任何資源，可以同步操作。高級控制定期器(TIM1)還可以被當(dāng)作是一種分派到6個通道的三相PWM發(fā)生器，它還可以被當(dāng)成一種完整的通用定期器。因此該設(shè)計選擇高級控制定期器(TIM1)。

第3章PWM概述3.1原理PWM是PulseWidthModulation的縮寫，中文意思就是脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制。它是運用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，其控制簡樸、靈活和動態(tài)響應(yīng)好等長處而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，其應(yīng)用領(lǐng)域包括測量，通信，功率控制與變換，電動機(jī)控制、伺服控制、調(diào)光、開關(guān)電源，甚至某些音頻放大器，因此研究基于PWM技術(shù)的正負(fù)脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器具有十分重要的現(xiàn)實意義。PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的措施。通過高辨別率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一種詳細(xì)模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，由于在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的反復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高10Hz，一般調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。占空比是接通時間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。目前,運動控制系統(tǒng)或電動機(jī)控制系統(tǒng)中實現(xiàn)PWM的措施重要有老式的數(shù)字電路方式、專用的PWM集成電路、單片機(jī)實現(xiàn)方式和可編程邏輯器件實現(xiàn)方式。用老式的數(shù)字電路實現(xiàn)PWM，電路設(shè)計較復(fù)雜，體積大，抗干擾能力差，系統(tǒng)的控制周期較長。專用的PWM集成電路或帶有PWM的單片機(jī)價格較高。對于單片機(jī)中無PWM輸出功能的狀況，實現(xiàn)PWM將消耗大量的時間，大大減少了CPU的效率，并且得到的PWM信號精度不太高[15]。3.1.1PWM模式脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一種由TIM1_ARR寄存器確定頻率、由TIM1_CCRx寄存器確定占空比的信號。在TIM1_CCMRx寄存器中的OCxM位寫入“110”(PWM模式1)或“111”(PWM模式2)，可以獨立地設(shè)置每個通道工作在PWM模式，每個OCx輸出一路PWM。必須通過設(shè)置TIM1_CCMRx寄存器OCxPE位使能對應(yīng)的預(yù)裝載寄存器，最終還要設(shè)置TIM1_CR1寄存器的ARPE位使能自動重裝載的預(yù)裝載寄存器(在向上計數(shù)或中心對稱模式中)。由于僅當(dāng)發(fā)生一種更新事件的時候，預(yù)裝載寄存器才能被傳送到影子寄存器，因此在計數(shù)器開始計數(shù)之前，必須通過設(shè)置TIM1_EGR寄存器中的UG位來初始化所有的寄存器。OCx的極性可以通過軟件在TIM1_CCER寄存器中的CCxP位設(shè)置，它可以設(shè)置為高電平有效活和低電平有效。OCx輸出通過CCxE、CCxNE、MOE、OSSI和OSSR位(在TIM1_CCER和TIM1_BDTR寄存器中)的組合控制。在PWM模式(模式1或模式2)下，TIM1_CNT和TIM1_CCRx一直在進(jìn)行比較，(根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)方向)以確定與否符合TIM1_CCRx≤TIM1_CNT或者TIM1_CNT≤TIM1_CCRx。根據(jù)TIM1_CR1寄存器中CMS位的狀態(tài)，定期器可以產(chǎn)生邊緣對齊的或中央對齊的PWM信號。PWM邊緣對齊模式·向上計數(shù)配置當(dāng)TIM1_CR1寄存器中的DIR位為低的時候執(zhí)行向上計數(shù)。當(dāng)TIM1_CNT<TIM1_CCRx時PWM參照信號，OCxREF為高，否則為低。假如TIM1_CCRx中的比較值不小于自動重裝載值(TIM1_ARR)，則OCxREF保持為“1＂。假如比較值為0，則OCxREF保持為“0＂。圖3-1為TIM1_ARR=8時邊緣對齊的PWM波形實例。圖3-1邊緣對齊的PWM波形(ARR=8)·向下計數(shù)的配置當(dāng)TIM1_CR1寄存器的DIR位為高時執(zhí)行向下計數(shù)。在PWM模式1，當(dāng)TIM1_CNT>TIM1_CCRx時參照信號OCxREF為低，否則為高。假如TIM1_CCRx中的比較值不小于TIM1_ARR中的自動重裝載值，則OCxREF保持為“1＂。該模式下不能產(chǎn)生0％的PWM波形。PWM中央對齊模式當(dāng)TIM1_CR1寄存器中的CMS位不為00時為中央對齊模式(所有其他的配置對OCxREF/OCx信號均有相似的作用)。根據(jù)不同的CMS位的設(shè)置，比較標(biāo)志也許在計數(shù)器向上計數(shù)時被置1、在計數(shù)器向下計數(shù)時被置1、或在計數(shù)器向上和向下計數(shù)時被置1。TIM1_CR1寄存器中的計數(shù)方向位(DIR)由硬件更新，不要用軟件修改它。圖3-2給出了某些中央對齊的PWM波形的例子·TIM1_ARR=8；·PWM模式1；·TIM1_CR1寄存器中的CMS=01，在中央對齊模式1時，當(dāng)計數(shù)器向下計數(shù)時標(biāo)志被設(shè)置。[21]圖3-2中央對齊的PWM波形(APR=8)3.1.2互補輸出與死區(qū)插入高級控制定期器TIM1可以輸出兩路互補信號并且可以管理輸出的瞬時關(guān)斷和接通。這段時間一般被稱為死區(qū)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)連接到輸出的器件和它們的特性(電平轉(zhuǎn)換的延時、電源開關(guān)的延時等)來調(diào)整死區(qū)時間。配置TIM1_CCER寄存器中的CCxP和CCxNP位，可認(rèn)為每一種輸出獨立地選擇極性(主輸出OCx或互補輸出OCxN)?；パa信號OCx和OCxN通過下列控制位的組合進(jìn)行控制：TIM1_CCER寄存器的CCxE和CCxNE位，TIM1_BDTR和TIM1_CR2寄存器中的MOE、OISx、OISxN、OSSI和OSSR位，帶剎車功能的互補輸出通道OCx和OCxN的控制位。尤其的是，在轉(zhuǎn)換到IDLE狀態(tài)時(MOS下降到0)死區(qū)被激活。同步設(shè)置CCxE和CCxNE位將插入死區(qū)，假如存在剎車電路，則還要設(shè)置MOE位。每一種通道均有一種10位的死區(qū)發(fā)生器。參照信號OCxREF可以產(chǎn)生2路輸出OCx和OCxN。假如OCx和OCxN為高有效：·OCx輸出信號與參照信號相似，只是它的上升沿相對于參照信號的上升沿有一種延遲?！CxN輸出信號與參照信號相反，只是它的上升沿相對于參照信號的下降沿有一種延遲。假如延遲不小于目前有效的輸出寬度(OCx或OCxN)，則不會產(chǎn)生對應(yīng)的脈沖。圖3-3,3-4顯示了死區(qū)發(fā)生器的輸出信號和目前參照信號OCxREF之間的關(guān)系(假設(shè)CCxP=0、CCxNP=0、MOE=1、CCxE=1并且CCxNE=1)。圖3-3帶死區(qū)插入的互補輸出圖3-4死區(qū)波形延遲不小于負(fù)脈沖

3.2PWM輸出的實現(xiàn)[12]STM32的高級定期器時鐘TIM1CLK為固定72MHz,TIM1預(yù)分頻為0x0（系統(tǒng)高速時鐘不分頻）,因此TIM1計數(shù)器時鐘頻率為72MHz。I/O口時鐘為固定值50MHz，PA8、PA9、PA10、PA11設(shè)為推拉模式。TIM1在下面定義的頻率下工作:TIM1頻率=TIM1CLK/(TIM1_Period+1)=17.57KHz。TIM1CC1寄存器的值為0x7FFF,因此TIM1_CH1和TIM1_CH1N產(chǎn)生一種頻率為17.57KHz的信號，這個信號的占空比為：TIM1_CH1占空比=TIM1_CCR1/(TIM1_Period+1)=50%。TIM1CC2寄存器的值為0x3FFF,因此TIM1_CH2和TIM1_CH2N產(chǎn)生一種17.57KHz的信號，它的占空比為:TIM1_CH2占空比=TIM1_CCR2/(TIM1_Period+1)=25%。TIM1CC3寄存器的值為0x1FFF,因此TIM1_CH3和TIM1_CH3N產(chǎn)生一種17.57KHz的信號，它的占空比為:TIM1_CH3占空比=TIM1_CCR3/(TIM1_Period+1)=12.5%。TIM1波形可以在示波器上顯示出來。輸出信號觀測下列引腳分別依次接到示波器上（兩個一組），示波器接線正接觸線下列引腳，負(fù)接觸線接地（GND）?！IM1_CH1pin(PA8)；·TIM1_CH1Npin(PB13)；·TIM1_CH2pin(PA9)；·TIM1_CH2Npin(PB14)；·TIM1_CH3pin(PA10)；·TIM1_CH3Npin(PB15)；·TIM1_CH4pin(PA11)。

第4章軟件設(shè)計4.1開發(fā)環(huán)境4.1.1STM32的開發(fā)軟件STM32自問世至今，采用過如下軟件，皆有利弊?！ARIAR是STM32開發(fā)使用最多的軟件平臺。IAR官方提供IAR

for

ARM

兩種類型的版本供免費評估：32K學(xué)習(xí)版，只能支持編譯32K目的代碼，等效無時間限制；30天評估版，無編譯代碼限制?！DK自從keil被ARM收購后來，在keil中集成了ARM自己的編譯器，更名MDK?！IDE該軟件支持GCC編譯器開發(fā)STM32產(chǎn)品。該套開發(fā)板使用keilmdk370開發(fā)軟件，該軟件使用簡樸，keil是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯編譯仿真于一體，支持匯編，PLM語言和C語言的程序設(shè)計，界面清晰，易學(xué)易懂。這里選用的是keilmdk370，4.1.2節(jié)著重簡介。4.1.2MDK370[11]RealViewMDK（MiertocontrollerDevelopmentKit）是ARM企業(yè)最先推出的基于ARM微控制器的專業(yè)嵌入式開發(fā)工具。它采用了ARM的最新技術(shù)編工具RVCT，集成了享譽全球的μVisionIDE，因此尤其易于使用，同步具有非常高的性能。它適合不一樣層次的開發(fā)者使用，包括專業(yè)的應(yīng)用程序開發(fā)工程師和嵌入式軟件開發(fā)的入門者。MDK包括符合工業(yè)原則的RealView編譯工具、測試器以及實時內(nèi)核等組件，支持所有基于ARM的設(shè)備，能協(xié)助工程師按照計劃完畢項目。·MDK提供啟動代碼生成向?qū)А岣唛_發(fā)效率；·MDK提供強(qiáng)大的設(shè)備模擬器——縮短開發(fā)周期：目的設(shè)備的所有組件都可仿真，代碼可在整個設(shè)備上運行。完全的目的硬件仿真，完整的目的，高效指令集仿真，中斷仿真，片內(nèi)外圍設(shè)備有ADC,DAC,EBI,Timers，UART,CAN，I2C,包括外部信號和I/O。充足的仿真信息，包括在設(shè)備數(shù)據(jù)庫里?！DK提供高效的性能開發(fā)工具；·MDK支持最新的Cortex-M3處理器：Cortex-M3處理器是ARM企業(yè)推出的最新的針對微控制應(yīng)用的內(nèi)核，提供業(yè)界領(lǐng)先的高性能和低成本處理方案，將成為MCU應(yīng)用的熱點和主流。不過目前能支持Cortex-M3構(gòu)架的開發(fā)工具很少，包括SDT，ADS1.2等多數(shù)開發(fā)工具都不支持。MDK是目前性價比最高的支持Cortex-M3處理器的開發(fā)工具。·MDK集成了Flash編程模塊；·MDK提供業(yè)界最佳的μVisionIDE—易學(xué)易懂。4.2軟件實現(xiàn)4.2.1設(shè)計原則該設(shè)計對TIM1定期器進(jìn)行控制，使之各通道輸出插入死區(qū)的互補PWM輸出，各通道輸出頻率均為17.57KHz。I/O口時鐘為固定值50MHz，PA8、PA9、PA10、PA11設(shè)為推拉模式。 其中，通道1輸出的占空比為50%，通道2輸出的占空比為25%，通道3輸出的占空比為12.5%。各通道互補輸出為反相輸出。TIM1定期器的通道1到4的輸出分別對應(yīng)PA.08、PA.09、PA.10引腳，而通道1到3的互補輸出分別對應(yīng)PB.13、PB.14和PB.15引腳，這些處理器引腳在開發(fā)板上已經(jīng)以插針形式引出。由于TIM1計數(shù)器的時鐘頻率為72MHz，各通道輸出頻率fTIM1為17.57KHz，根據(jù)：fTIM1=TIM1CLK/(TIM1_Period+1)，可得到TIM1預(yù)分頻器的TIM1_Period為0xFFFF。根據(jù)通道輸出占空比TIM1_CCRx/(TIM1_Period+1)，可以得到各通道比較/捕捉寄存器的計數(shù)值。其中：TIM1_CCR1寄存器的值0x7FFF、TIM1_CCR2寄存器的值為0x3FFF、TIM1_CCR3寄存器的值為0x1FFF。 程序部分原代碼：/*Channel1,2,3and4ConfigurationinPWMmode*/TIM1_OCInitStructure.TIM1_OCMode=TIM1_OCMode_PWM2;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OutputState=TIM1_OutputState_Enable;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OutputNState=TIM1_OutputNState_Enable;TIM1_OCInitStructure.TIM1_Pulse=CCR1_Val;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OCPolarity=TIM1_OCPolarity_Low;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OCNPolarity=TIM1_OCNPolarity_Low;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OCIdleState=TIM1_OCIdleState_Set;TIM1_OCInitStructure.TIM1_OCNIdleState=TIM1_OCIdleState_Reset;TIM1_OC1Init(&TIM1_OCInitStructure);TIM1_OCInitStructure.TIM1_Pulse=CCR2_Val;TIM1_OC2Init(&TIM1_OCInitStructure);TIM1_OCInitStructure.TIM1_Pulse=CCR3_Val;TIM1_OC3Init(&TIM1_OCInitStructure);運行過程：(1) 使用KeiluVision3編譯鏈接工程；(2) 點擊MDK的Debug菜單，點擊Start/StopDebugSession；(3) 通過示波器察看PA.08、PA.09、PA.10、PB.13、PB.14、PB.15的輸出波形，其中PA.08和PB.13為一組，PB.09和PB.14為一組，PB.10和PB.15為一組。

4.2.2程序流程圖整個設(shè)計程序流程如圖4-1所示：初始化初始化TIM1TIM1設(shè)置配置各通道配置為PWM模式各通道配置為PWM模式 否 是TIM1計數(shù)使能TIM1計數(shù)使能輸出使能輸出使能否 是讀通道數(shù)據(jù)讀通道數(shù)據(jù)輸出

輸出第5章測試及成果5.1JTAG仿真器簡介[11]J-Link是支持仿真ARM內(nèi)核芯片的JTAG仿真器。配合IAREWARM，ADS，KEIL，WINARM，RealView等集成開發(fā)環(huán)境支持所有ARM7/ARM9內(nèi)核芯片的仿真，通過RDI接口和各集成開發(fā)環(huán)境無縫連接，操作以便、連接以便、簡樸易學(xué)，是學(xué)習(xí)開發(fā)ARM最佳最實用的開發(fā)工具。DQ電子推出的J-LinkV7仿真器采用原版固件，參照原版原理圖，通過DQ團(tuán)體的長時間精工制作，板型合理，元件布局美觀大方，走線嚴(yán)謹(jǐn)精致，并且每一種產(chǎn)品都通過功能和老化測試，功能完全與原版一致，支持在線升級。J-LinkARM重要特點：·IAREWARM集成開發(fā)環(huán)境無縫連接的JTAG仿真器?！ぶС炙蠥RM7/ARM9內(nèi)核的芯片，以及cortexM3，包括Thumb模式?！ぶС諥DS,IAR,KEIL,WINARM,REALVIEW等幾乎所有的開發(fā)環(huán)境?！は螺d速度高達(dá)ARM7:600kB/s，ARM9:550kB/s，通過DCC最高可達(dá)800kB/s*最高JTAG速度12MHz。·目的板電壓范圍1.2V－3.3V?！ぷ詣铀俣茸R別功能。·監(jiān)測所有JTAG信號和目的板電壓?！ね耆床寮从谩！な褂肬SB電源（可接通J12跳線給目的板供電，出廠時未接通）?！SB連接線和20芯JTAG連接排線。·支持多JTAG器件串行連接?！ぴ瓌t20芯JTAG仿真插頭。·帶J-LinkTCP/IPserver，容許通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)使用J-Link支持的內(nèi)核：·ARM7TDMI（Rev1）；·ARM7TDMI（Rev3）；·ARM7TDMI-S（Rev4）；·ARM720T；·CORTEXM3。5.2測試在電腦主機(jī)USB接口上插入開發(fā)板的電源線和J-LINK的連接線，同步給示波器供電，示波器兩個通道接線的負(fù)接線與開發(fā)板STM32的GND連接，正接線分別接通道n（n=1,2,3）和其互補通道。其中，通道1到3的輸出分別對應(yīng)PA.08、PA.09、PA.10引腳，而通道1到3的互補輸出分別對應(yīng)PB.13、PB.14、PB.15引腳。前序工作準(zhǔn)備好后，再在KeiluVision3環(huán)境里打開TIM1的工程，編譯連接運行，觀測示波器圖像，并記錄。5.3現(xiàn)象及成果通道1和其互補通道，頻率為17.57kHz，占空比為50%，PWM輸出顯示如圖5-1：圖5-1通道1與其互補通道的PWM輸出圖通道2頻率17.57kHz，占空比為25%，其互補通道頻率17.57kHz，占空比為75%，PWM輸出顯示如圖5-2。圖5-2通道2與其互補通道的PWM輸出圖通道3頻率17.57kHz，占空比為12.5%，其互補通道頻率17.57kHz，占空比為87.5%，PWM輸出顯示如圖5-3。圖5-3通道3與其互補通道的PWM輸出圖

結(jié)論通過對TIM1定期器進(jìn)行控制，使之各通道輸出插入死區(qū)的互補PWM輸出，各通道輸出頻率均為17.57KHz。 其中，通道1輸出的占空比為50%，通道2輸出的占空比為25%，通道3輸出的占空比為12.5%。各通道互補輸出為反相輸出。 TIM1定期器的通道1到3的輸出分別對應(yīng)PA.08、PA.09、PA.10引腳，而通道1到3的互補輸出分別對應(yīng)PB.13、PB.14和PB.15引腳，將這些引腳分別接入示波器正接線，GND引腳接示波器負(fù)接線，在示波器上看到了對應(yīng)通道占空比的PWM輸出。

道謝本論文從最初的選題到系統(tǒng)設(shè)計、程序編寫直到論文的撰寫過程中都得到了劉易老師的悉心指導(dǎo)與指正，您細(xì)心教導(dǎo)和熱心關(guān)懷使得我可以順利完畢本文。同步，劉易老師在每次論文檢查過程中都極其負(fù)責(zé)任，提出很好的意見和提議，使得我的論文有了更完善的體系構(gòu)造和更豐富的內(nèi)容。劉老師熱心的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，也使我受益匪淺，終身難忘。同步要感謝我們測控專業(yè)陳茂林同學(xué),你細(xì)心地給我分析該設(shè)計的設(shè)計流程,耐心地講解程序運行過程,并給設(shè)計的局限性提出很好的提議和方針,是你的協(xié)助,讓我對本設(shè)計理解更透徹,在此表達(dá)衷心地感謝.畢業(yè)在即，大學(xué)四年我過的很充實快樂，大學(xué)剛開始的時候，在不熟悉的環(huán)境中，感覺很迷茫，不懂得怎樣走過自己的四年大學(xué)生涯,是班主任王敏老師給我了很大的協(xié)助，讓自己的目的更清晰，在背面的兩年里，接觸學(xué)習(xí)諸多專業(yè)知識，班主任周建斌老師予以我們的關(guān)懷,給我們鼓舞,讓自己在學(xué)習(xí)上有了諸多自信，尚有諸多專業(yè)課老師，劉易老師,周偉老師，王磊老師,吳旖旎老師等謝謝你們予以我學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)和協(xié)助,是你們的孜孜不倦,讓我