第六章第四节 PWM驱动LED呼吸灯 PWM驱动舵机 PWM驱动直流电机

1. PWM 驱动 LED 呼吸灯

① Keil 中常见的英文注释

        Specifies the output polarity.

        This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_Polarity

• 整句翻译：指定输出极性。此参数可以是 @ref TIM_Output_Compare_Polarity 中定义的一个值。
• Specifies ：动词，意为 “指定；规定；明确说明” ，在这里表示对 “输出极性” 进行设定操作。
• the output polarity ：名词短语，“输出极性” ，指的是 PWM（脉冲宽度调制）等信号输出时的电平极性相关属性，比如是高电平有效还是低电平有效。
• This parameter ：“此参数；这个参数” ，指代用于设置输出极性的参数

② 核心原理：利用PWM 极性驱动，通过占空比变化控制 LED 亮度渐变，模拟呼吸效果。高电平点亮、低电平熄灭，占空比越高（高电平占比大 ），LED 越亮；占空比越低，LED 越暗 。

③ 函数：

(1) 用结构体初始化输出比较单元：

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);

• TIM_OC1Init ()、TIM_OC2Init ()、TIM_OC3Init ()、TIM_OC4Init () 这四个函数为同类型通道初始化函数，核心功能与参数结构完全一致，仅操作的定时器通道不同（对应通道 1-4）。

(2) 单独更改 CCR 寄存器值的函数：

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);  
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);  
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);  
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);  

• 作用：直接修改定时器 TIMx 的通道 1~4 对应的比较寄存器（CCR）值，控制 PWM 占空比或比较触发时机。

④ PWM.c 模块

(1) 有效电平 = "正在充电" 的状态：

• 当充电器正在给手机供电时（比如线里有电流），就像 PWM 的 "有效电平"—— 这是有实际作用的状态。
• 在代码里，我们需要指定 "有效电平是高电平还是低电平"，就像规定 "有电流 = 正在充电" 还是 "没电流 = 正在充电"。

(2) 无效电平 = "停止充电" 的状态：

• 当充电器停止供电时（比如线里没电流），就像 PWM 的 "无效电平"—— 这是不发挥作用的状态。
• 它和有效电平总是相反的：如果有效是 "有电流"，无效就是 "没电流"。

(3) 极性 = 定义 "什么是有效"

• 极性就像充电的 "判断标准"：
  • 选TIM_OCPolarity_High（高电平有效）：相当于规定 "线里有电流 = 正在充电（有效）"
  • 选TIM_OCPolarity_Low（低电平有效）：相当于规定 "线里没电流 = 正在充电（有效）"

(4) PWM 输出比较配置

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); 
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; 
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; 
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; 
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; 
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

• TIM_OCStructInit：给输出比较结构体赋默认值，方便后续只修改需要的参数，避免未初始化成员出问题 。
• TIM_OCMode：输出比较模式，TIM_OCMode_PWM1 是 PWM 模式 1。工作逻辑：当定时器计数值小于 TIM_Pulse 时，输出有效电平（由 TIM_OCPolarity 决定）；计数值大于等于 TIM_Pulse 时，输出无效电平 。
• TIM_OCPolarity：输出极性，TIM_OCPolarity_High 表示有效电平为高电平，即满足计数值条件时，引脚输出高电平，反之低电平 。
• TIM_OutputState：输出使能，TIM_OutputState_Enable 开启输出比较功能，让定时器能通过引脚输出电平变化 。
• TIM_Pulse：比较值（对应 CCR 寄存器值），决定 PWM 占空比。初始设为 0，意味着占空比为 0%（计数值小于 0 不成立，一直输出无效电平 ），后续可通过 PWM_SetCompare1 函数修改 。

2. PWM 驱动舵机

① Servo.c 模块：

#include "stm32f10x.h"
#include "PWM.h"  // 依赖 PWM.c 的功能// 舵机初始化：直接调用 PWM_Init() 复用底层配置
void Servo_Init(void)
{PWM_Init();  
}// 设置舵机角度：将角度转换为 PWM 占空比
void Servo_SetAngle(float Angle)
{// 角度 → 占空比映射：// 0° → 500（对应 0.5ms 高电平），180° → 2500（对应 2.5ms 高电平）// 公式：Compare = Angle/180 * 2000 + 500 PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);  
}

(1) 角度映射逻辑

• 舵机控制要求：0.5ms 高电平 → 0°，2.5ms 高电平 → 180°（不同舵机可能有差异，需校准）
• 占空比计算：
  • 总有效范围：2500 - 500 = 2000（对应 180° 角度差）
  • 公式推导：Compare = 500 + (Angle / 180) * 2000

② main.c 模块

int main(void)
{// 初始化 OLED 显示屏，执行完后 OLED 可以开始工作，比如显示内容OLED_Init(); // 初始化舵机，让舵机进入可控制状态，准备接收角度控制指令Servo_Init(); // 初始化按键，配置好按键相关的硬件，让程序能正确读取按键状态Key_Init(); // 在 OLED 第 1 行第 1 列的位置显示字符串 “Angle:”，用于提示后面显示的是角度值OLED_ShowString(1, 1, "Angle:"); while (1)  // 无限循环，程序会一直执行循环里的内容{// 读取按键编号，Key_GetNum 函数会检测按键状态，返回对应的按键值（比如按下哪个按键）KeyNum = Key_GetNum(); if (KeyNum == 1)  // 判断是否是按键 1 被按下{Angle += 30;  // 按键 1 按下一次，角度增加 30 度if (Angle > 180)  // 因为舵机通常最大角度是 180 度，超过后让角度回到 0 度，实现循环{Angle = 0;  }}// 根据 Angle 变量的值设置舵机转动到对应的角度，Servo_SetAngle 函数内部会处理舵机控制的时序等Servo_SetAngle(Angle); // 在 OLED 第 1 行第 7 列的位置显示 Angle 变量的值，显示 3 位数字（比如 000、030、180 等）OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3); }
}

(1) 简单总结程序流程：

• 先初始化 OLED、舵机、按键这些外设，让它们能正常工作。
• 在 OLED 上显示角度提示文字。
• 进入无限循环，不断检测按键状态：
  • 若按键 1 按下，角度增加 30 度，超过 180 度就重置为 0 度。
  • 然后根据当前角度值控制舵机转动，同时在 OLED 上显示实时的角度数值 。

3. PWM 驱动直流电机

void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{// 1. 控制电机方向（正转/反转）if (Speed >= 0) {// Speed ≥ 0 → 正转：PA4 高电平，PA5 低电平GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);    // PA4 = 1GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  // PA5 = 0} else {// Speed < 0 → 反转：PA4 低电平，PA5 高电平GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);  // PA4 = 0GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);    // PA5 = 1}// 2. 控制电机转速（PWM 占空比）PWM_SetCompare3( Speed >= 0 ? Speed : -Speed ); /* - Speed 是负数时，取绝对值（-Speed），保证占空比为正。- PWM_SetCompare3(xxx)：修改定时器的比较寄存器（CCR），直接改变 PWM 占空比 → 电机转速变化。*/
}

① 关键参数解析：

(1) int8_t Speed：速度控制参数

• 数据类型：int8_t（有符号 8 位整数），取值范围为 - 128 至 127
• 符号意义：正号表示正转，负号表示反转
• 绝对值意义：代表 PWM 占空比的大小，决定电机转速（值越大转速越快）

(2) 电机转速控制部分：

// 控制电机转速（PWM占空比）
PWM_SetCompare3( Speed >= 0 ? Speed : -Speed ); 

• 使用三元运算符获取 Speed 的绝对值（确保占空比为非负数）
• 通过PWM_SetCompare3()函数设置定时器的比较寄存器值
• 比较寄存器的值直接决定 PWM 信号的占空比：
  • 占空比 = (比较值 / 自动重装载值) × 100%
  • 占空比越高，电机获得的平均电压越高，转速越快