一，知識理論基礎(chǔ)

什么是呼吸燈：

顧名思義，就是一個燈。燈的亮度的變化，由亮變暗，從暗變亮，有一個漸變，規(guī)律的變化，像是人的呼吸，是燈的呼吸，所以叫呼吸燈。而要讓燈可以達(dá)到這樣的變化，我們要讓stm32的IO口上輸出一個可調(diào)的電平，這時我們就要用到PWM，那什么是PWM呢，我們繼續(xù)往下看。

什么是定時器：

講PWM我們要先認(rèn)識stm32的定時器，PWM是定時器的功能之一。STM32F103有TIME1和TIME8高級定時器，TIME2TIME5通用定時器，還有TIME6和TIME7基本定時器。我們要使用的STM32F103C8T6只具有4個定時器，TIME1TIME4.

那么定時器有什么功能呢？定時、輸出比較、輸入捕獲、互補(bǔ)輸出，其中，基本定時器就只有定時功能，通用定時器便除了互補(bǔ)輸出沒有其他都有，而高級定時器便是全都有啦，我們這里用到通用定時器TIM2。

通用定時器具體的功能有：

在這里我們要用到TIM2_CH2的PWM輸出功能。

那么什么是PWM呢？

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(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)。簡單一點(diǎn)，就是對脈沖寬度的控制。

簡單點(diǎn)說就是一個可調(diào)的脈沖，控制在一個周期內(nèi)，控制高電平多長時間，低電平多長時間（占空比），從而實(shí)現(xiàn)電平的輸出。經(jīng)常用于舵機(jī)、電機(jī)控制等。。。

兩個重要的概念，頻率、占空比：

頻率是指每秒鐘信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)，為一個PWM波周期的倒數(shù)。
占空比是指高電平持續(xù)時間比一個周期持續(xù)的時間。所以可以通過控制占空比（我們要編程的“數(shù)”），來控制輸出的等效電壓。
對于方波（pwm輸出的就是方形波）的話，頻率和占空比就確定了一個波。

為了不至于太難理解，我們不進(jìn)行深講，但是建議大家可以去CSDN，百度等等平臺進(jìn)行全面一點(diǎn)的認(rèn)知，對我們下學(xué)期的智能車比賽做基礎(chǔ)知識儲備。

**二，**硬件連接

具有定時器功能的引腳:

LED連接：

我們用到TIM2_CH2，自己實(shí)操時可以換一個以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。通過圖二，我們在默認(rèn)情況下（即不使用端口映射）TIM2_CH2對應(yīng)的IO口是PA1，我們將PWM輸出極性設(shè)置為高，便將LED的正極接到PA1上，負(fù)極接GND，（若將輸出極性設(shè)置成低那就反過來接，將負(fù)極接到IO口，，正極接5V）

三，軟件編程

首先我們在工程中HARDWARE文件夾下新建PWM文件夾并新建PWM.c PWM.h兩個文件，導(dǎo)入mdk5，具體操作省略，可以看前邊推文。我們將PWM的初始化函數(shù)寫到PWM.c的文件中函數(shù)命名為“TIM2_PWM_Init”(可以隨意命名)。

我們先從簡單的講起，PWM.h頭文件沒什么重點(diǎn)，如下：

#ifndef __PWM_H    
#define __PWM_H    
#include "sys.h"  //導(dǎo)入頭文件   
void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);  //函數(shù)聲明       
#endif

這里要說的是因?yàn)橛玫搅藆16 的數(shù)據(jù)類型定義我們要導(dǎo)入一個頭文件“sys.h”(u8，u16，u32都是C語言數(shù)據(jù)類型，分別代表8位，16位，32位長度的數(shù)據(jù)類型，這里也可以直接調(diào)用"stm32f10x.h")

接下來是編寫PWM.c文件，編寫初始化 “void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);”函數(shù),函數(shù)參數(shù)為arr重裝載值決定pwm的頻率周期，psc是時鐘預(yù)分頻數(shù)（主要用于計(jì)算時間范圍為0-65534），這里有一條公式可以計(jì)算周期時間Tout= (arr+1)*(psc+1) /Tclk,其中Tclk我們用的TIM2是系統(tǒng)內(nèi)部APB1時鐘倍頻來的，（固件庫的SystemInit函數(shù)里面已經(jīng)初始化APB1的時鐘為2分頻，所以APB1的時鐘為36M，而從STM32的內(nèi)部時鐘樹圖得知：當(dāng)APB1的時鐘分頻數(shù)為1的時候，TIM27的時鐘為APB1的時鐘，而如果APB1的時鐘分頻數(shù)不為1，那么TIM27的時鐘頻率將為APB1時鐘的兩倍。因此，TIM2的時鐘為72M，即 Tclk=72M）

接下來我們先說說PWM的模式，PWM有兩個模式，PWM1和PWM2，PWM1是當(dāng)我們設(shè)定的值比arr值小時輸出高電平，PWM2是當(dāng)我們設(shè)定的值比arr值大時輸出高電平。如下圖就是PWM2模式。

我們從圖出發(fā)，可以看到為什么說ARR值決定周期，定時器從0開始計(jì)數(shù)（這里是向上計(jì)數(shù)模式，向下計(jì)數(shù)則相反，也是上邊公式為什么要+1），數(shù)到ARR時產(chǎn)生溢出（更新）事件（可以從這個地方設(shè)置中斷，本次用不到中斷，不進(jìn)行講解），重新回到0 ，這便是一個周期，我們要設(shè)置的值便是圖中CCRx，這個值會跟ARR進(jìn)行比較（所以叫輸出比較），通過模式設(shè)定決定輸出高低電平。(為了不至于太難理解請一定結(jié)合上圖一起看)。我們先看看完整的代碼，然后一個一個函數(shù)講PWM.c

#include "PWM.h"
void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{ 
//結(jié)構(gòu)體變量定義
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
//時鐘使能 TIM2 、GPIOA、 AFIO   ①
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); //使能TIM2掛載在APB1上的時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);  //使能GPIOA、復(fù)用功能時鐘AFIO
//TIM2定時器初始化   ②
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;  //重裝載值arr
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;  //預(yù)分頻值psc
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  //向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=0;  //時鐘分割為0 ，TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//TIM2定時器使能
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
//TIM2通道2初始化  ③
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  //PWM模式1
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  //高電平有效
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //輸出比較使能
TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
//TIM2通道2預(yù)裝載寄存器使能
TIM_OC2PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);
//GPIO  PA1初始化   ④
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;    //PA.1
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //50MHz速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
}

首先我們先總結(jié)一下初始化pwm輸出的編程步驟：

步驟介紹

使能時鐘

初始化定時器

初始化定時器通道

初始化GPIO

現(xiàn)在我們一個點(diǎn)一個點(diǎn)的講解：

使能時鐘，這里 GPIO掛載在APB2總線上，之前文章說過，而我們要用到的TIM2是掛載在APB1上的，所以我們要使能的時鐘是RCC_APB1,這里要注意的是通用定時器是掛載在APB1上，高級定時器則是在APB2上?！狙a(bǔ)充：時鐘函數(shù)的申明在stm32f10x_rcc.h,這里是上一講寫少了的】

這里我們要寫的代碼是：

//時鐘使能 TIM2 、GPIOA、 AFIO   ①
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); //使能TIM2掛載在APB1上的時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);  //使能GPIOA

初始化定時器，初始化定時器跟初始化GPIO的操作類似，我們先看看要用到的函數(shù)【定時器相關(guān)函數(shù)申明在文件stm32f10x_time.h中】：

這里函數(shù)的兩個參數(shù)一個是TIMx ,x可以是2，3，4，說明這個初始化函數(shù)只適用在通用定時器初始化上，第二個參數(shù)是一個結(jié)構(gòu)體變量，里邊的成員有：

typedef struct
{
uint16_t TIM_Prescaler;        //預(yù)分頻值 
  uint16_t TIM_CounterMode;    //計(jì)數(shù)模式  
  uint16_t TIM_Period;          // 重裝載值
  uint16_t TIM_ClockDivision;     //時間分割
  uint8_t TIM_RepetitionCounter;  //重復(fù)計(jì)數(shù)，就是重復(fù)溢出多少次才給你來一個溢出中斷,如果初始化為0的話，計(jì)數(shù)器溢出一次，中斷一次！
} TIM_TimeBaseInitTypeDef;

其中預(yù)分頻值跟重裝載值上邊講過了，計(jì)數(shù)模式有向上計(jì)數(shù)、向下計(jì)數(shù)、中央對齊模式（中央對齊模式有模式1、2、3），這里我們用到向上計(jì)數(shù)模式，對于向上計(jì)數(shù)模式在上邊有講過了，便是從0計(jì)數(shù)到ARR重裝載值，而向下計(jì)數(shù)的話便是從ARR計(jì)數(shù)到0。時間分割主要是用于數(shù)字濾波器相關(guān)，我們在此用不到只要設(shè)置為0就好了，重復(fù)計(jì)數(shù)模式，在這里我們用不到，上邊注釋有稍微講了一下，可以自行再了解一下。所以這里我們要設(shè)置參數(shù)如下：

TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;  //重裝載值arr
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;  //預(yù)分頻值psc
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  //向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=0;  //時鐘分割為0 ，TDTS = Tck_tim

ARR值與psc值我們作為參數(shù)，在調(diào)用時再進(jìn)行設(shè)置。所以完整的初始化函數(shù)

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;   //定義結(jié)構(gòu)體變量
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=arr;  //重裝載值arr
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=psc;  //預(yù)分頻值psc
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;  //向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=0;  //時鐘分割為0 ，TDTS = Tck_tim
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);

之后我們要對定時器使能，使用void TIM_Cmd();（省略參數(shù)）

同樣，這個函數(shù)適用于通用定時器，使用比較簡單，如下：

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

這里第2步就寫完了。

初始化定時器通道，通用定時器有4個通道上邊圖3有進(jìn)行講解，這里我們要用到是通道2即TIM2_CH2；每一個定時器通道都有單獨(dú)的初始化函數(shù)。

一樣是有兩個參數(shù)，一個是定時器TIMx（同樣是只適用通用定時器2 3 4），一個是結(jié)構(gòu)體變量，我們看看結(jié)構(gòu)體變量里的成員。

typedef struct
{
  uint16_t TIM_OCMode;       //輸出模式
  uint16_t TIM_OutputState;   //輸出比較使能位
  uint16_t TIM_OutputNState;  //高級定時器輸出比較N狀態(tài)
  uint16_t TIM_Pulse;         //比較值（圖9 CCRx）
  uint16_t TIM_OCPolarity;      //輸出比較極性
  uint16_t TIM_OCNPolarity;  //高級定時器輸出比較N極性 
  uint16_t TIM_OCIdleState;   //設(shè)置高級定時器空閑狀態(tài) 
  uint16_t TIM_OCNIdleState;  //設(shè)置高級定時器N空閑狀態(tài)
} TIM_OCInitTypeDef;

我們用到的是通用定時器所以不用看那些高級定時器才能用的參數(shù)，所以這里我們只要設(shè)置4個參數(shù)就可以了。首先第一個輸出模式。

這里我們用到PWM模式1，PWM模式2上邊有講到，至于其他的模式在此不叫講述，可以自行百度。

TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM1;

第二個TIM_OutputState這個是使能位，我們選擇使能就好了

TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;

第三個是輸出極性，也就是我們要的是高電平有效還是低電平有效，這個跟我們LED引腳連接相關(guān)，這里我們選擇高電平有效，LED的連接上我們將正極接到GPIO口上；

TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High；

第四個是比較值，我們在后邊主函數(shù)會用另一個函數(shù)直接設(shè)置，這個數(shù)也就是我們圖9CCRx對應(yīng)的那個值，也可以稱之為占空比，這里我們不用設(shè)置；

所以我們通道2初始化結(jié)構(gòu)體的參數(shù)設(shè)置是：

TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;

這里我們還需要通過void TIM_OC2PreloadConfig()；（省略參數(shù)）這個函數(shù)來使能通道2上的預(yù)裝載寄存器

他有兩個參數(shù)，一個設(shè)置是哪個通用定時器，一個是使能，比較簡單，這里直接設(shè)置：

TIM_OC2PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

那么我們通道2初始化步驟完整的代碼如下：

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;  //定義結(jié)構(gòu)體變量
//TIM2通道2初始化  ③
TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;  //PWM模式1
TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;  //高電平有效
TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //輸出比較使能
TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStruct);
//TIM2通道2預(yù)裝載寄存器使能
TIM_OC2PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

GPIO初始化，這里上一篇已經(jīng)講過了，不過這里要注意的是我們使用的是復(fù)用推挽輸出模式，這個是有固定要求的，可以查閱《stm32中文參考手冊》

那么GPIO初始化代碼如下【補(bǔ)充：GPIO系列函數(shù)申明在文件stm32f10x_gpio.h中】：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//GPIO  PA1初始化   ④
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;    //PA.1
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //50MHz速度
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

綜上，PWM.c文件中的PWM初始化函數(shù)就寫好了，我們接著寫主函數(shù)main.c,先看完整代碼：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "PWM.h"
 int main(void)
{  
int ledpwm=0;    //定義占空比變量
 TIM2_PWM_Init(899,0); //初始化PWM  ARR=899;PSC=0
delay_init();     //初始化延時函數(shù)
 while(1)
{
delay_ms(5);  //穩(wěn)定pwm波
for(ledpwm =0; ledpwm <=255; ledpwm ++)  //從0到255一個個加
{
TIM_SetCompare2(TIM2, ledpwm);  //設(shè)置TIM2_CH2占空比
delay_ms(10);       //延時10ms
}
for(ledpwm =255; ledpwm >=0; ledpwm --)  //從255到0，一個個減
{
TIM_SetCompare2(TIM2, ledpwm);   //設(shè)置TIM2_CH2占空比
delay_ms(10);       //延時10ms
}
}  
}

導(dǎo)入PWM.h頭文件，然后初始化pwm,arr=899,psc=0;初始化延時函數(shù)，然后通過for循環(huán)從0到255計(jì)數(shù)，這個相信有點(diǎn)C語言基礎(chǔ)的都沒問題，然后是一個新函數(shù)，void TIM_SetCompare2();設(shè)置通道2捕獲比較寄存器的值。

兩個參數(shù)，一個是哪個通用定時器，一個是比較寄存器的值，比較簡單，如下

TIM_SetCompare2(TIM2, ledpwm);

然后這里為什么是255呢，這個值是可以計(jì)算的，LED的最大亮度對應(yīng)的電壓通過占空比計(jì)算出對應(yīng)數(shù)值就好了，再大的數(shù)值對LED的亮度也就沒用了，亮度最大了，還可能燒壞LED。

Stm32的高電平 是5v 我們設(shè)置的ARR值是899，那么最大就是899，假設(shè)我們設(shè)置的比較值是450，那沒就是50%的輸出電平也就是2.5v,以此計(jì)算。

完整文件PWM.h PWM.c main.c就這三個文件要寫，寫好了編譯燒寫就可以了，在自己動手實(shí)操一遍后建議換一個定時器和通道再操作一遍，會更加熟練。

四，燒寫驗(yàn)證

話不多說，上圖（家里沒示波器，我用軟件調(diào)試來查看輸出的波形）

可以看到波形從小到大再到?。梢酝ㄟ^圖片下邊的時間結(jié)合波形寬度看出），再看看LED的變化：

可以看到LED漸漸從亮到暗再到亮，說明我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果完美達(dá)標(biāo)。