基于STM32G431嵌入式学习笔记——八、PWM脉冲输出（基于第12届蓝桥杯节选PA7作引脚）

一、真题引入

简言之，关于脉冲输出的题目要求如下：
①默认低电平
②按下key4，切换低电平/脉冲信号
③输出脉冲器件LED2点亮，否则熄灭。

二、基础知识

1.PWM工作原理

2.与时钟信号的关联

具体可以查阅STM32G4系列微控制器参考手册
28-31章均为时钟timer相关资料，我们可以向右方一样查找该类型定时器是否支持PWM，从而判断该定时器是否能调用引脚实现脉冲输出。【实际上只有第31章的定时器不支持PWM输出功能】
对于我们用户来说，各种输出都是来自于引脚，因此PWM的配置本质依旧是引脚配置

3.生活中的PWM

我们的可变亮度的台灯本质是利用了PWM输出，通过调节占空比，实现不同占空比下不同平均电压的输出，从而有了灭->暗->亮->晃眼睛。

三、PWM在CubeXM中的配置

该部分是第12届蓝桥杯最后一部分的题目内容，因此我们可以基于第六节的环境进行修改。

如何在CubeMX中判断哪些定时器支持PWM？
如图所示，众多的定时器channel中可以选择功能，仅需检查是否有PWM选项

但是本题对引脚做出了限制

因此选择PA7进行配置

实际上PWM是多路输出的，因此在定时器中会有许多通道，而我们仅需要选择其中一个channel即可，且实际上上面四个通道任选其一均可
如果题目没有指定某引脚，我们平时练习可以只固定一个熟练的引脚一直使用（我固定使用PA7的通道2）

①记得在该通道选定PWM generation
②配置时钟源（internal clock内部时钟）

操作实现了2K的输出频率
具体计算如下：
时钟频率：$80MHz=8\ast 10^{7}Hz$
预分频器分频：$8\ast 10^{7}Hz/80=10^{6}Hz$
利用计数周期分频：$10^{6}Hz/500=2\ast 10^{3}Hz=2KHz$

Prescaler：预分频器
Counter Period：计数周期，指计数多少次发生一次中断

操作实现占空比20%
上述Counter Period为一个周期计数500，那么占空比20%
说明要计数$500\ast 20\%=100$即100脉冲

在这里还有一个关于Mode的知识点，PWM的两种模式代表不同情况

在进行PWM信号输出时，有两种PWM模式：PWM1模式和PWM2模式。
这两种PWM模式和输出有效电平的极性共同决定了PWM信号的波形。
PWM1模式
递增计数时，当TIMx_CNT（计数值）< TIMx_CCR（捕获/比较值）时，输出为有效电平，否则为无效电平。递减计数模式则刚好相反。
PWM2模式
递增计数时，当TIMx_CNT（计数值）< TIMx_CCR（捕获/比较值）时，输出为无效电平，否则为有效电平。递减计数模式则刚好相反。

下面我们详细分析一下两种PWM模式的区别：
假设定时器设置为递增计数模式，输出有效电平的极性为高电平。
PWM1模式下的CCR用于控制高电平持续的时间；
PWM2模式下的CCR用于控制低电平持续的时间，两种模式下的PWM信号互为互补输出。
环境配置完毕

四、代码书写

1.将代码对比恢复至第六节最后的内容

（1）头文件补充
（2）全局变量有没有遗漏
（3）函数声明
（4）主函数

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  LCD_Init();
  control_led(LEDALL,OFF);
	ParkingInit();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)usart_rx,RxLen);
  LCD_Clear(Black);
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    lcd_proc();
    key_proc();
    led_proc();
    busi_proc();
    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */
}
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2.更新全局变量

3.更新按键函数

void key_proc(void)
{
  char value = key_scan();
  switch(value)
  {
    case 1:
      /*切换LCD显示屏界面的操作*/
      lcd_flag = (lcd_flag == 1 ? 0 : 1);
      lcd_update_flag=1;
      break;
    case 2:
      /*CNBR、VNBR费率增加0.5�??*/
      cnbr += 0.5f;
      vnbr += 0.5f;
      lcd_update_flag=1;
      break;
    case 3:
      /*CNBR、VNBR费率减少0.5�??*/
      cnbr -= 0.5f;
      vnbr -= 0.5f;
      lcd_update_flag=1;
      break;
    case 4:
      /*两种频率输出状态*/
      pwm_flag = (lcd_flag == 1 ? 0 : 1);
      break;
  }
}
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4.书写pwm函数

void pwm_proc(void)
{
  if(pwm_flag)//低电平
  {
    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
    HAL_Delay(5);
  }
  else//高电平
  {
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
    HAL_Delay(5);
  }
}
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记得在整个文件开头进行函数声明：

代码中有两个函数，分别代表停止/开始PWM输出
开始输出的时候就是20%占空比2KHz，停止输出后便为低电平

两个函数位于如下图所示的位置

拓展：该函数的另一种实现方式

void pwm_proc(void)
{
  if(pwm_flag)//低电平
  {
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,0);//占空比0
    HAL_Delay(5);
  }
  else//高电平
  {
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,100);//占空比100/500=20%
    HAL_Delay(5);
  }
}
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__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,100) 是专门用来设置占空比的函数
最后一个参数的含义为我们的计数周期中有多少计数是脉冲
我们曾在CubeMX中设置计数周期为500，则500*0.2=100

对于这两种方式，我们都需要记住！！第二种方法尤为重要，通过这个甚至可以设计出我们生活中的可调亮度台灯

5.重写led函数

void led_proc(void)
{
  if(idle>0)
  {
    control_led(LED1,ON);//LED1�??
  }
  else
  {
    control_led(LED1,OFF);
  }
	if(pwm_flag==1)
		control_led(LED2,ON);
	else
		control_led(LED2,OFF);
}
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6.书写主函数

实际上仅需在while循环中新增一行pwm_proc()即可

保存，编译，下载，观察不同按键下的板子状态。
至此第12届蓝桥杯省赛题目所有任务均完成，后续会更新一期完整的第12届蓝桥杯题目整体思路和流程