ARM-定时器-PWM通道输出

学习内容

需求

点亮4个灯，采用pwm的方式。

定时器	通道	引脚	AF	LED序号
T3	CH0	PD12	AF2	LED5
	CH1	PD13	AF2	LED6
	CH2	PD14	AF2	LED7
	CH3	PD15	AF2	LED8

实现LED5, LED6, LED7, LED8呼吸灯效果

通用定时器多通道

点亮T3定时器下的多个通道的灯。

开发流程

添加Timer依赖
初始化PWM相关GPIO
初始化PWM，包含多通道配置
PWM占空比控制

多通道配置

void timer_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道输出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);/* 启用P极输出 */ocpara.outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_ENABLE;/* 配置输出参数 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道输出输出比较模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}

输出比较模式

TIMER_OC_MODE_PWM0：高电平有效
TIMER_OC_MODE_PWM1：低电平有效

占空比更新

/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定时器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return **********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 计数值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}

完整代码

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "USART0.h"void USART0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {printf("g_rx_buffer: %s g_rx_cnt:%d \n", data, len);
}static void GPIO_config() {rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
}void timer_gpio_config(uint32_t gpio_rcu, uint32_t gpio_port, uint32_t gpio_pin, uint32_t gpio_af) {rcu_periph_clock_enable(gpio_rcu);/* 设置gpio模式 */gpio_mode_set(gpio_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, gpio_pin);gpio_output_options_set(gpio_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, gpio_pin);gpio_af_set(gpio_port, gpio_af, gpio_pin);
}void timer_init_config(rcu_periph_enum rcu_periph, uint32_t timer_periph,uint16_t t_prescaler, uint32_t t_period) {rcu_periph_clock_enable(rcu_periph);timer_deinit(timer_periph);/*初始化参数 */timer_parameter_struct initpara;/* initialize TIMER init parameter struct */timer_struct_para_init(&initpara);/* 根据需要配置值 分频系数 （可以实现更低的timer频率） */initpara.prescaler 	= t_prescaler - 1;/* 1个周期的计数(period Max: 65535) Freq > 3662  */initpara.period		= t_period - 1;/* initialize TIMER counter */timer_init(timer_periph, &initpara);/* enable a TIMER */timer_enable(timer_periph);}void timer_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道输出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);ocpara.outputstate  = (uint16_t)TIMER_CCX_ENABLE;/* 配置输出参数 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道输出输出比较模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}// TIMER CH
#define LED5 TIMER3, TIMER_CH_0
#define LED6 TIMER3, TIMER_CH_1
#define LED7 TIMER3, TIMER_CH_2
#define LED8 TIMER3, TIMER_CH_3// PWM
#define	PRESCALER		1
#define	FREQ			  10000
#define PERIOD			(SystemCoreClock / FREQ)// LED5 TM3CH0 PD12
// LED6 TM3CH1 PD13
// LED7 TM3CH2 PD14
// LED8 TM3CH3 PD15
static void Timer_config() {// 定时器// GPIO ----------------------------------------timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_12, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_13, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_14, GPIO_AF_2);timer_gpio_config(RCU_GPIOD, GPIOD, GPIO_PIN_15, GPIO_AF_2);// TIMER----------------------------------------/* 升级频率*/rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);timer_init_config(RCU_TIMER3, TIMER3, PRESCALER, PERIOD); // 与通道无关// TIMER channel-------------------------------timer_channel_config(LED5);timer_channel_config(LED6);timer_channel_config(LED7);timer_channel_config(LED8);}/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定时器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return **********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 计数值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}int main(void)
{systick_config();USART0_init();// 拉低总开关
//  GPIO_config();Timer_config();printf("Init Complete!\n");float duty = 0;int8_t dir = 1;while(1) {PWM_update(LED5, duty);PWM_update(LED6, duty);PWM_update(LED7, duty);PWM_update(LED8, duty);if (duty >= 100) {dir = -1;} else if (duty <= 0) {dir = 1;}duty += dir;printf("duty: %.2f \n", duty);delay_1ms(10);}
}

高级定时器通道输出

高级定时器只有TIMER0和TIMER7支持。由于扩展板上的高级定时器没有对应的LED，我们可以使用跳线的方式，将TIMER0CH0对应的PE8引脚，短接到PD8（LED1）上，通过观察LED1的亮灭，了解是否正确输出。

开发流程

添加Timer依赖
初始化PWM，包含多通道配置
Break配置
PWM占空比控制

通道配置

void timer0_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道输出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);// 禁用 OP极
//  ocpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;// 启用 ON极ocpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;/* 配置输出参数 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道输出输出比较模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}#define LED1 TIMER0, TIMER_CH_0timer0_channel_config(LED1);

特别强调，这里的引脚分为P和N类型，不同引脚要配置不同的输出状态

Break配置

// break 只针对高级定时器TIMER0 & TIMER7，需要打开互补保护电路/* TIMER通道互补保护电路 */
timer_break_parameter_struct breakpara;
/* 初始化TIMER break参数结构体 */
timer_break_struct_para_init(&breakpara);
/* break输入的极性 HIGH */
breakpara.breakpolarity   = TIMER_BREAK_POLARITY_HIGH;
/* 输出自动的启用 */
breakpara.outputautostate = TIMER_OUTAUTO_ENABLE;
/* bread输入的启用*/
breakpara.breakstate     = TIMER_BREAK_ENABLE;
/* 配置TIMER7 break */
timer_break_config(TIMER0, &breakpara);
/* 启用TIMER7 break */
timer_break_enable(TIMER0);

breakstate：break状态开启
ouputostate：输出状态，自动开启
breakpolarity：输出极性，高电平

在ARM32中的高级定时器配置中，break参数用于增强安全性和控制功能，特别是在电机控制或功率转换应用中，避免因故障导致不必要的输出操作。

每个参数的作用和意义：

runoffstate（溢出状态的运行）
参数示例：TIMER_ROS_STATE_DISABLE
作用：当定时器运行状态切换到溢出状态时，是否自动关闭输出信号。DISABLE表示不进行自动关闭。
ideloffstate（空闲状态的关闭）
参数示例：TIMER_IOS_STATE_DISABLE
作用：当定时器进入空闲状态时，是否自动关闭输出信号。DISABLE表示不进行关闭。
deadtime（死区时间）
参数示例：255
作用：定义死区时间（Dead Time），主要用于避免在切换高低驱动时，两个输出的驱动器同时导通，导致短路或过流。255表示配置了较大的死区时间。
breakpolarity（断路信号极性）
参数示例：TIMER_BREAK_POLARITY_LOW
作用：定义break信号的极性。在此配置中，当断路信号为低电平时触发break事件，停止输出。
outputautostate（自动输出状态）
参数示例：TIMER_OUTAUTO_ENABLE
作用：使能或禁用在break事件后自动恢复输出。当ENABLE时，break事件处理完成后，定时器输出可以自动恢复。
protectmode（保护模式）
参数示例：TIMER_CCHP_PROT_0
作用：保护模式用于设置对输出寄存器的保护级别，防止在某些状态下被误修改。TIMER_CCHP_PROT_0表示最低保护级别，允许对输出进行修改。
breakstate（断路状态）
参数示例：TIMER_BREAK_ENABLE
作用：开启或禁用break功能。ENABLE表示当检测到断路信号时，会停止输出以保护系统。

这些参数主要用于配置定时器的安全控制，break功能在高电压或高功率应用中非常关键。当发生异常或检测到故障（比如过流或短路）时，可以通过break功能立即停止PWM等输出信号，避免硬件损坏。

互补保护电路：用于驱动H桥或三相逆变器，当检测到故障（如短路）时，通过外部硬件信号（Break）快速关闭PWM输出，避免损坏MOSFET/IGBT。

高级定时器：支持死区时间、互补输出等复杂功能，常用于电机控制、电源转换等场景。

完整代码

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "USART0.h"void USART0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {printf("g_rx_buffer: %s g_rx_cnt:%d \n", data, len);
}static void GPIO_config() {rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
}void timer_gpio_config(uint32_t gpio_rcu, uint32_t gpio_port, uint32_t gpio_pin, uint32_t gpio_af) {rcu_periph_clock_enable(gpio_rcu);/* 设置gpio模式 */gpio_mode_set(gpio_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, gpio_pin);gpio_output_options_set(gpio_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, gpio_pin);gpio_af_set(gpio_port, gpio_af, gpio_pin);
}void timer_init_config(rcu_periph_enum rcu_periph, uint32_t timer_periph,uint16_t t_prescaler, uint32_t t_period) {rcu_periph_clock_enable(rcu_periph);timer_deinit(timer_periph);/*初始化参数 */timer_parameter_struct initpara;/* initialize TIMER init parameter struct */timer_struct_para_init(&initpara);/* 根据需要配置值 分频系数 （可以实现更低的timer频率） */initpara.prescaler 	= t_prescaler - 1;/* 1个周期的计数(period Max: 65535) Freq > 3662  */initpara.period		= t_period - 1;/* initialize TIMER counter */timer_init(timer_periph, &initpara);/* enable a TIMER */timer_enable(timer_periph);}void timer0_channel_config(uint32_t timer_periph, uint16_t channel) {/* TIMER 通道输出配置 */timer_oc_parameter_struct ocpara;/* initialize TIMER channel output parameter struct */timer_channel_output_struct_para_init(&ocpara);// 禁用 OP极
//  ocpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;// 启用用 OP极ocpara.outputnstate = TIMER_CCXN_ENABLE;/* 配置输出参数 configure TIMER channel output function */timer_channel_output_config(timer_periph, channel, &ocpara);/* 配置通道输出输出比较模式 configure TIMER channel output compare mode */timer_channel_output_mode_config(timer_periph, channel, TIMER_OC_MODE_PWM0);
}// TIMER CH
#define LED1 TIMER0, TIMER_CH_0// PWM
#define	PRESCALER		1
#define	FREQ			  10000
#define PERIOD			(SystemCoreClock / FREQ)// LED1 TM0CH0_ON PE8
static void Timer_config() {// 定时器// GPIO ----------------------------------------timer_gpio_config(RCU_GPIOE, GPIOE, GPIO_PIN_8,  GPIO_AF_1);// TIMER----------------------------------------/* 升级频率*/rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);timer_init_config(RCU_TIMER0, TIMER0, PRESCALER, PERIOD); // 与通道无关// TIMER channel-------------------------------timer0_channel_config(LED1);// Break --------------------------------------------------// break 只针对高级定时器TIMER0 & TIMER7，打开互补保护电路/* TIMER通道互补保护电路 */timer_break_parameter_struct breakpara;/* 初始化TIMER break参数结构体 */timer_break_struct_para_init(&breakpara);/* break输入的极性 HIGH */breakpara.breakpolarity   = TIMER_BREAK_POLARITY_HIGH;/* 输出自动的启用 */breakpara.outputautostate = TIMER_OUTAUTO_ENABLE;/* bread输入的启用*/breakpara.breakstate     = TIMER_BREAK_ENABLE;/* 配置TIMER7 break */timer_break_config(TIMER0, &breakpara);/* 启用TIMER7 break */timer_break_enable(TIMER0);
}/*********************************************************** @brief 更新pwm占空比* @param timer_periph 定时器* @param channel 通道* @param duty  占空比[0, 100]* @return**********************************************************/
void PWM_update(uint32_t timer_periph, uint16_t channel, float duty) { // 0-100if(duty > 100) duty = 100;else if(duty < 0) duty = 0;//	pulse / PERIOD == duty / 100uint32_t pulse = PERIOD * duty / 100.0f - 1;// 计数值 65535timer_channel_output_pulse_value_config(timer_periph, channel, pulse);
}int main(void)
{systick_config();USART0_init();// 拉低总开关GPIO_config();Timer_config();printf("Init Complete!\n");float duty = 0;int8_t dir = 1;while(1) {PWM_update(LED1, duty);if (duty >= 100) {dir = -1;} else if (duty <= 0) {dir = 1;}duty += dir;printf("duty: %.2f \n", duty);delay_1ms(10);}
}