【STM32定时器】实验3：定时器输出比较PWM：呼吸灯（CuBeMX版）+PWM相关函数解析

本实验基于STM32F407ZGT6，利用定时器14的输出比较功能生成PWM波控制LED实现呼吸灯效果。通过CubeMX配置定时器14的时钟源、时基单元和PWM模式，设置PF9引脚为TIM14_CH1输出，并启用串口输出CCR值。实验分析了PWM生成步骤，包括时钟使能、定时器初始化、PWM模式配置等，重点解读了HAL_TIM_PWM_Start()函数的工作原理，该函数通过操作捕获/比较使能寄存器

weixin_46606067

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weixin_46606067 · 2025-07-06 23:41:03 发布

Timer实验3：定时器输出比较PWM：呼吸灯（CuBeMX版）+PWM相关函数解析

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Timer实验3：定时器输出比较PWM：呼吸灯（CuBeMX版）+PWM相关函数解析

1、实验目的

结合定时器的输出比较功能，使其产生PWM波，控制两个小灯呈现为呼吸状态
有关定时器理论部分，详见【STM32学习笔记】Timer总结：从模式控制器、时基单元、输入捕获、输出比较

2、配置CuBeMX

1）选择MCU

使用STM32F407ZGT6

2）配置时钟和调试接口

3）配置定时器

通过查看该单片机的电路原理图，其两个LED灯连接方式如下：

LED0对应PF9管脚

LED1对应PF10管脚

查看数据手册可得，PF9可对应TIM14_CH1，所以该实验选择定时器14，定时周期还设置为1ms，同时定时器14挂载在APB1上

4）配置串口

配置串口，输出捕获/比较寄存器（CCR）的值

串口的详细配置，详见：
【STM32学习笔记】串口总结：串口轮询模式、串口中断模式、串口DMA模式以及串口接收不定长数据

5）配置路径生成代码

3、PWM步骤

1）开启 TIM14 和 GPIO 时钟，配置 PF9 选择复用功能 AF9（TIM14）输出。

2）初始化 TIM14,设置 TIM14 的 ARR 和 PSC 等参数。

3）设置 TIM14_CH1 的 PWM 模式，使能 TIM14 的 CH1 输出。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim,
                                            TIM_OC_InitTypeDef *sConfig,
                                            uint32_t Channel)

4）使能 TIM14。

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

5）修改 TIM14_CCR1 来控制占空比。

4、相关语句分析

1）开启PWM

/**
  * @brief  Starts the PWM signal generation.
  * @param  htim TIM handle
  * @param  Channel TIM Channels to be enabled
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_CHANNEL_1: TIM Channel 1 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_2: TIM Channel 2 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_3: TIM Channel 3 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_4: TIM Channel 4 selected
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)

该函数输入参数上面已作解释

在该函数里主要包括了使能捕获/比较通道、使能定时器，如下图所示：

展开使能捕获/比较通道函数TIM_CCxChannelCmd为：

/**
  * @brief  Enables or disables the TIM Capture Compare Channel x.
  * @param  TIMx to select the TIM peripheral
  * @param  Channel specifies the TIM Channel
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_CHANNEL_1: TIM Channel 1
  *            @arg TIM_CHANNEL_2: TIM Channel 2
  *            @arg TIM_CHANNEL_3: TIM Channel 3
  *            @arg TIM_CHANNEL_4: TIM Channel 4
  * @param  ChannelState specifies the TIM Channel CCxE bit new state.
  *          This parameter can be: TIM_CCx_ENABLE or TIM_CCx_DISABLE.
  * @retval None
  */
void TIM_CCxChannelCmd(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t Channel, uint32_t ChannelState)
{
  uint32_t tmp;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_TIM_CC1_INSTANCE(TIMx));
  assert_param(IS_TIM_CHANNELS(Channel));

  tmp = TIM_CCER_CC1E << (Channel & 0x1FU); /* 0x1FU = 31 bits max shift */

  /* Reset the CCxE Bit */
  TIMx->CCER &= ~tmp;

  /* Set or reset the CCxE Bit */
  TIMx->CCER |= (uint32_t)(ChannelState << (Channel & 0x1FU)); /* 0x1FU = 31 bits max shift */
}

该函数的主要功能为使能或者关闭定时器的捕获/比较通道，是对 捕获/比较使能寄存器 (TIMx_CCER) 的操作，高级定时器的捕获/比较使能寄存器 (TIMx_CCER) 如下图，16位的寄存器每四位控制一个捕获/比较通道，其中CCxE控制OCx信号是否输出，该函数主要对此位进行操作。

输入的第二个参数为捕获/比较通道标识符，具体定义如下：

/** @defgroup TIM_Channel TIM Channel
  * @{
  */
#define TIM_CHANNEL_1                      0x00000000U                          /*!< Capture/compare channel 1 identifier      */
#define TIM_CHANNEL_2                      0x00000004U                          /*!< Capture/compare channel 2 identifier      */
#define TIM_CHANNEL_3                      0x00000008U                          /*!< Capture/compare channel 3 identifier      */
#define TIM_CHANNEL_4                      0x0000000CU                          /*!< Capture/compare channel 4 identifier      */
#define TIM_CHANNEL_ALL                    0x0000003CU                          /*!< Global Capture/compare channel identifier  */

输入的第三个参数为通道使能状态：

/** @defgroup Channel_CC_State TIM Capture/Compare Channel State
  * @{
  */
#define TIM_CCx_ENABLE                   0x00000001U                            /*!< Input or output channel is enabled */
#define TIM_CCx_DISABLE                  0x00000000U                            /*!< Input or output channel is disabled */
#define TIM_CCxN_ENABLE                  0x00000004U                            /*!< Complementary output channel is enabled */
#define TIM_CCxN_DISABLE                 0x00000000U                            /*!< Complementary output channel is enabled */
/**

有以上定义后，我们对TIM_CCxChannelCmd函数进行详细介绍：

  tmp = TIM_CCER_CC1E << (Channel & 0x1FU); /* 0x1FU = 31 bits max shift */

TIM_CCER_CC1E是通道1的使能位掩码（通常为0x0001）。

结合上面TIM_CHANNEL_x的定义值，可计算目标通道的使能位位置：

TIM_CHANNEL_1 → 移位0位 → tmp = 0x0001

TIM_CHANNEL_2 → 移位4位 → tmp = 0x0010

TIM_CHANNEL_3 → 移位8位 → tmp = 0x0100

TIM_CHANNEL_4 → 移位12位 → tmp = 0x1000

关键：STM32的CCER寄存器中，每个通道的使能位（CCxE）间隔4位（详见上面捕获/比较使能寄存器 (TIMx_CCER) 的图）。

  /* Reset the CCxE Bit */
  TIMx->CCER &= ~tmp;

先清除当前通道的使能状态，为后续设置做准备。

/* Set or reset the CCxE Bit */
  TIMx->CCER |= (uint32_t)(ChannelState << (Channel & 0x1FU)); /* 0x1FU = 31 bits max shift */

若ChannelState = TIM_CCx_ENABLE（通常为1）：

将1左移相同位数后写入CCER，使能目标通道。

若ChannelState = TIM_CCx_DISABLE（通常为0）：

左移结果为0，|=操作不改变寄存器值（保持第二步的清零状态）。

使能定时器函数已在前面实验介绍过，不展开了，详见：【STM32定时器】实验1：定时器基本用法（CuBeMX版）+启动函数解析中相关部分

2）设置通道的 PWM 模式函数—— HAL_TIM_PWM_ConfigChannel

/**
  * @brief  Initializes the TIM PWM  channels according to the specified
  *         parameters in the TIM_OC_InitTypeDef.
  * @param  htim TIM PWM handle
  * @param  sConfig TIM PWM configuration structure
  * @param  Channel TIM Channels to be configured
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg TIM_CHANNEL_1: TIM Channel 1 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_2: TIM Channel 2 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_3: TIM Channel 3 selected
  *            @arg TIM_CHANNEL_4: TIM Channel 4 selected
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(TIM_HandleTypeDef *htim,
                                            TIM_OC_InitTypeDef *sConfig,
                                            uint32_t Channel)

第一个参数 htim 是定时器初始化句柄，也就是 TIM_HandleTypeDef 结构体指针类型，这和 HAL_TIM_PWM_Init 函数调用时候参数保存一致即可。

第二个参数 sConfig 是 TIM_OC_InitTypeDef 结构体指针类型，这也是该函数最重要的参数。该参数用来设置 PWM 输出模式，极性，比较值等重要参数。首先我们来看看结构体定义：

/**
  * @brief  TIM Output Compare Configuration Structure definition
  */
typedef struct
{
  uint32_t OCMode;        /*!< Specifies the TIM mode.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_and_PWM_modes */

  uint32_t Pulse;         /*!< Specifies the pulse value to be loaded into the Capture Compare Register.
                               This parameter can be a number between Min_Data = 0x0000 and Max_Data = 0xFFFF */

  uint32_t OCPolarity;    /*!< Specifies the output polarity.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_Polarity */

  uint32_t OCNPolarity;   /*!< Specifies the complementary output polarity.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_N_Polarity
                               @note This parameter is valid only for timer instances supporting break feature. */

  uint32_t OCFastMode;    /*!< Specifies the Fast mode state.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Fast_State
                               @note This parameter is valid only in PWM1 and PWM2 mode. */


  uint32_t OCIdleState;   /*!< Specifies the TIM Output Compare pin state during Idle state.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_Idle_State
                               @note This parameter is valid only for timer instances supporting break feature. */

  uint32_t OCNIdleState;  /*!< Specifies the TIM Output Compare pin state during Idle state.
                               This parameter can be a value of @ref TIM_Output_Compare_N_Idle_State
                               @note This parameter is valid only for timer instances supporting break feature. */
} TIM_OC_InitTypeDef;

该结构体成员我们重点关注前三个。成员变量 OCMode 用来设置模式，也就是我们前面讲解的 7 种模式，这里我们设置为 PWM 模式 1。

成员变量 Pulse 用来设置捕获比较值。

成员变量 OCPolarity 用来设置输出极性是高还是低。

第三个参数 Channel 用来选择定时器的通道，取值范围为 TIM_CHANNEL_1~ TIM_CHANNEL_4。

5、整体代码

参数定义

/* USER CODE BEGIN PV */
char message[20];

/* USER CODE END PV */

main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_TIM14_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim14, TIM_CHANNEL_1);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		for(int i = 0; i<1000; i++){
			uint32_t cc_value = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim14, TIM_CHANNEL_1);			//»ñÈ¡µ±Ç°¼Ä´æÆ÷Öµ
			sprintf(message, "%d\r\n", cc_value);
			HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);			//´®¿Ú·¢ËÍ
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim14, TIM_CHANNEL_1, i);						//ÉèÖÃ¼Ä´æÆ÷Öµ
			
			HAL_Delay(9);  //ÑÓÊ±10ms
			
		}
		for(int i = 999; i>=0; i--){
			uint32_t cc_value = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim14, TIM_CHANNEL_1);
			sprintf(message, "%d\r\n", cc_value);
			HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);
			__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim14, TIM_CHANNEL_1, i);
			HAL_Delay(9);
			
		}
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}