【GD32】05 - PWM 脉冲宽度调制

PWM

PWM (Pulse Width Modulation) 是一种模拟信号电平的方法，它通过使用数字信号（通常是方波）来近似地表示模拟信号。在PWM中，信号的占空比（即高电平时间占整个周期的比例）被用来控制平均输出电压或电流。

PWM在许多应用中都非常重要，特别是那些需要精确控制模拟信号的应用，如电机控制、LED亮度调节、音频放大器等。以下是PWM的一些关键特点和优势：

1. 高效能：PWM允许在开关电源中精确控制能量传输，从而提高效率。
2. 简单实现：PWM可以通过数字电路或微控制器轻松实现。
3. 减少功耗：在需要调节功率的应用中，PWM可以确保只有必要的能量被传输，从而减少了不必要的功耗。
4. 降低噪声：与模拟控制相比，PWM可以减少由模拟电路引起的噪声。
5. 精确控制：通过改变PWM信号的占空比，可以非常精确地控制输出电压或电流。

在电机控制中，PWM通常用于控制电机的速度和方向。通过改变PWM信号的占空比，可以精确地控制电机的平均电压，从而控制电机的速度和扭矩。

在LED亮度调节中，PWM也被广泛使用。通过改变PWM信号的占空比，可以控制LED的平均电流，从而控制LED的亮度。这种方法比使用模拟电阻来调节亮度更加高效和精确。

总之，PWM是一种非常有用的技术，它允许我们使用数字信号来精确控制模拟信号的电平。

以上介绍来自文心一言。

简而言之，PWM就是我们把定时器的计数器的值拿来和一个数做比较，计数器的值比较大的时候我们就输出高（低）电平，反之输出低（高）电平。

因此PWM离不开定时器，所以一写完上一篇定时器我就写了这PWM。

GD32E230中的PWM

因为我们上一篇是用的通用L4类型的定时器15，因此我们主要来看看这个类型的定时器的PWM。

我们这个类型的定时器是有PWM的，不过只有一个通道。

根据数据手册可以看到定时器15的唯一一个通道是GPIOB的8号引脚。  

知道这个之后就够了，接下来可以看看相关的固件库函数了。 

固件库函数

在固件库使用指南中，没有单独的PWM章节，是和定时器在一起的，我这边就挑我们用的到的说说。

我们可以拿上一篇定时器的代码接着用，配置定时器什么的都可以留着，把中断部分删掉就行，剩下就是配置一个PWM通道输出的就行。

timer_channel_output_config

配置定时器的通道输出，传入的参数有定时器，还有待配置通道，我们通用L4的没得选，只能用通道0，高级定时器的话是有四个通道可以用的。

最后一个参数是结构体变量的指针。

我们来看看这个结构体是怎么样的。

一共六个成员，首先第一个通道输出状态，那必然是要使能的，TIMER_CCX_ENABLE。

第二个互补通道输出状态，一样给个使能，TIMER_CCXN_ENABLE。

第三第四，通道输出极性和互补通道输出极性，我们都给个高电平，TIMER_OC_POLARITY_HIGH，TIMER_OCN_POLARITY_HIGH。表示当输出比较生效的时候我们通道输出高电平。

第五第六个，空闲状态下通道输出，我们和上面非空闲状态来个不一样的低电平，TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW，TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW。表示当输出比较不生效的时候我们通道输出低电平。

具体这个输出比较的方法，我们后面会再配置。

在我们配置结构体成员之前我们需要先调用一个函数。

timer_channel_output_struct_para_init

就是这个函数，在配置之前先用这个函数进行初始化。

timer_channel_output_mode_config

设置输出比较模式。

我们主要看看模式0和模式1，一般都选模式0。

简单来说模式0是当我们计数器的值小于我们设置的值时，通道输出我们之前设置好的极性（我们上面选了高电平），反之输出空闲状态下的电平（我们上面选了低电平）。

模式1和模式0相反。

timer_primary_output_config

上面的配置完之后（记得还有之前的定时器也要先配置好），我们调用这个函数就可以使能通道输出了。

timer_channel_output_pulse_value_config

设置通道输出的比较值，要注意的是它需要和计数器的值做比较，因此它不要大于计数器的最大值（就是我们配置定时器时的周期值），否则永远都无法触发。

呼吸灯示例代码

因为我们设置的定时器周期值就是计数器达到的最大值，并且是需要和输出比较值做比较的，因此我们最好是选择10的倍数，这样好计算占空比。

#include "gd32e23x.h"
#include "systick.h"
 
int main(void){
    systick_config();
        
    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER15);                   //开启定时器时钟  
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);   
    gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_8);  
    gpio_output_options_set(GPIOB,GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_8);    
    gpio_af_set(GPIOB,GPIO_AF_2,GPIO_PIN_8);
    
    timer_parameter_struct timer_initpara;                  
    timer_initpara.prescaler = 72 - 1;                      //预分频
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;        //边缘对齐
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;     //向上计数
    timer_initpara.period = 1000 - 1;                       //周期    最好是10的倍数,这样好计算占空比
    timer_init(TIMER15,&timer_initpara);                    //初始化定时器
    
    timer_prescaler_config(TIMER15, 1, TIMER_PSC_RELOAD_NOW);//设置预分频器为立即加载模式
    
    timer_enable(TIMER15);                                  //使能定时器
   
    timer_oc_parameter_struct timer_ocinitpara;
    timer_channel_output_struct_para_init(&timer_ocinitpara);  //先初始化一下配置结构体
 
    timer_ocinitpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;           //使能
    timer_ocinitpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;
    timer_ocinitpara.ocpolarity   = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;     //高电平
    timer_ocinitpara.ocnpolarity  = TIMER_OCN_POLARITY_HIGH;
    timer_ocinitpara.ocidlestate  = TIMER_OC_IDLE_STATE_LOW;    //低电平
    timer_ocinitpara.ocnidlestate = TIMER_OCN_IDLE_STATE_LOW;
    
    timer_channel_output_config(TIMER15,TIMER_CH_0, &timer_ocinitpara); //配置通道输出
    
    timer_channel_output_mode_config(TIMER15, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM0);// 配置定时器通道输出比较模式
    
    timer_primary_output_config(TIMER15, ENABLE);       //使能输出比较
    
    while(1){
        for(uint16_t i=0;i<1000;++i){
            timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER15,TIMER_CH_0,i);
            delay_ms(1);
        }
    }
}