🚀 我的STM32学习专栏：[点击直达 | 持续更新中]

前言

大家好！今天我们来聊聊STM32中一个非常实用的功能——输出比较（Output Compare，简称OC）。这是定时器模块中用于产生PWM波形的核心机制。跟着江科大的课程学到这里，我发现输出比较这块内容虽然函数多，但只要理清楚逻辑，其实非常好上手。同时这一知识点还是非常重要的，下面我把笔记整理成文章，希望能帮到正在学习的你！

一、什么是输出比较（OC）？

1.1 基本概念

输出比较（Output Compare），顾名思义，就是把计数器CNT的值和捕获/比较寄存器CCR的值进行比较，然后根据比较结果来控制输出引脚的电平状态。

我的理解：你可以把CNT想象成一个正在跑步的运动员，CCR就是终点线。当运动员跑到终点线的时候，就触发一个动作（比如让灯亮一下）。通过不断调整终点线的位置，我们就能控制灯亮的时间长短，这就是PWM的基本原理。

输出比较可以实现以下操作：

  • 置1：当CNT == CCR时，输出高电平

  • 置0：当CNT == CCR时，输出低电平

  • 翻转：当CNT == CCR时，电平翻转

1.2 输出比较的核心用途

输出比较最主要的功能就是输出一定频率和占空比的PWM波形，这在电机控制、LED调光、舵机控制等场景中非常常用。

1.3 通道数量

  • 每个高级定时器和通用定时器都拥有 4个输出比较通道（对应CH1~CH4）

  • 高级定时器的前3个通道（CH1~CH3）额外拥有死区生成和互补输出的功能（带N的通道）

我的理解：4个通道意味着一个定时器可以同时输出4路PWM，控制4个舵机或者4个电机，非常强大！而高级定时器的互补输出主要是给电机驱动用的，比如H桥需要两路互补的PWM信号。

1.4函数的配置步骤

我先以一张图为例来讲解，希望能帮助大家理解

  • 开启 TIM 外设时钟 + 对应 GPIO 外设时钟 使能定时器和复用引脚的系统时钟，硬件才能上电工作。
  • 配置定时器时基单元 设置预分频器 PSC、自动重装载值 ARR，确定 PWM 的周期和计数频率。
  • 配置输出比较单元（捕获比较通道） 设置 CCR 比较寄存器数值、选择 PWM 模式、配置输出极性（正极性：匹配时输出高电平）。
  • 配置对应 GPIO 引脚 将 GPIO 设置为定时器复用推挽输出模式，绑定对应 TIM 通道。
  • 启动定时器，运行控制 使能 TIM 计数器，后续修改 CCR 值即可改变占空比，实现呼吸灯渐亮渐灭。

二、输出比较常用函数详解

下面我把笔记中涉及的函数按照功能分类，逐个讲解，但我们暂时重点看我标红的一些，其它的了解即可。

2.1 配置输出比较函数（重要）

这是初始化输出比较通道的核心函数，每个通道对应一个：

void TIM_OC1Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);  // 初始化通道1
void TIM_OC2Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);  // 初始化通道2
void TIM_OC3Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);  // 初始化通道3
void TIM_OC4Init(TIM_TypeDef* TIMx, TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);  // 初始化通道4

参数说明：

  • TIMx：指定定时器，如 TIM2、TIM3 等

  • TIM_OCInitStruct：输出比较初始化结构体指针，里面包含了模式、极性、使能状态等配置

2.2 给结构体赋默认值函数

void TIM_OCStructInit(TIM_OCInitTypeDef* TIM_OCInitStruct);  // 给输出比较结构体赋默认值

我的理解：和GPIO初始化一样，先调用这个函数把结构体填满默认值，然后再修改我们关心的那几个参数。这是个好习惯，避免结构体里有些未初始化的垃圾值导致奇怪的问题。

2.3 配置强制输出模式函数

void TIM_ForcedOC1Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);  // 强制通道1输出
void TIM_ForcedOC2Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);  // 强制通道2输出
void TIM_ForcedOC3Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);  // 强制通道3输出
void TIM_ForcedOC4Config(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_ForcedAction);  // 强制通道4输出

功能说明：在运行中想要暂停输出波形，并且强制输出高电平或低电平。

我的理解：这个函数就像是PWM的"紧急刹车"。比如电机正在转，你想立刻让它停住，就可以强制输出低电平。强制输出高电平相当于占空比100%，强制输出低电平相当于占空比0%。

2.4 配置CCR寄存器的预装功能函数

void TIM_OC1PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);  // 通道1预装配置
void TIM_OC2PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);  // 通道2预装配置
void TIM_OC3PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);  // 通道3预装配置
void TIM_OC4PreloadConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPreload);  // 通道4预装配置

预装功能就是影子寄存器：写入的值不会立即生效，而是在更新事件（比如计数器溢出）时才会生效。

2.5 配置快速使能函数

void TIM_OC1FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);  // 通道1快速使能
void TIM_OC2FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);  // 通道2快速使能
void TIM_OC3FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);  // 通道3快速使能
void TIM_OC4FastConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCFast);  // 通道4快速使能

我的理解：快速使能主要用于单脉冲模式（OPM），平时用PWM模式时一般不常用。它的作用是在触发事件时尽快把输出置为有效电平，减少延迟。

2.6 外部事件时清除REF信号函数

void TIM_ClearOC1Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);  // 清除通道1的REF信号
void TIM_ClearOC2Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);  // 清除通道2的REF信号
void TIM_ClearOC3Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);  // 清除通道3的REF信号
void TIM_ClearOC4Ref(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCClear);  // 清除通道4的REF信号

我的理解：REF信号是输出比较的参考信号。这个函数可以在外部事件（比如另一个定时器的触发）发生时，清除当前通道的输出状态。在一些需要同步多个定时器的场景下会用到。

2.7 单独设置输出比较的极性函数

void TIM_OC1PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);    // 通道1极性
void TIM_OC1NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);  // 通道1互补极性（带N）
void TIM_OC2PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);    // 通道2极性
void TIM_OC2NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);  // 通道2互补极性
void TIM_OC3PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);    // 通道3极性
void TIM_OC3NPolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCNPolarity);  // 通道3互补极性
void TIM_OC4PolarityConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_OCPolarity);    // 通道4极性

我的理解：带N的是高级定时器里互补通道的配置函数。极性决定了什么是"有效电平"——如果配置为高电平有效，那PWM输出高的时候就是"亮/转"，低电平有效则相反。互补通道的极性配置在驱动H桥时特别重要，要确保上下桥臂不会同时导通。

2.8 单独修改输出使能参数函数

void TIM_CCxCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCx);    // 使能/失能通道
void TIM_CCxNCmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_CCxN); // 使能/失能互补通道

我的理解：这两个函数可以在程序运行中动态开启或关闭某个通道的输出，不需要重新初始化整个定时器。比如你想临时关闭某个舵机，就调用 TIM_CCxCmd(TIM2, TIM_Channel_1, DISABLE)。

2.9 选择输出比较模式函数

void TIM_SelectOCxM(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_Channel, uint16_t TIM_OCMode);

我的理解：这个函数可以在运行时切换输出比较的模式，比如从PWM1模式切换到PWM2模式，或者切换到翻转模式等。参数 TIM_OCMode 可以选 TIM_OCMode_PWM1、TIM_OCMode_PWM2 等。

2.10 单独更改CCR寄存器的值的函数（重要）

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);  // 设置通道1的CCR值
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);  // 设置通道2的CCR值
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);  // 设置通道3的CCR值
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);  // 设置通道4的CCR值

我的理解：这是PWM调速最核心的函数！ 改变CCR的值就是改变占空比。比如ARR=100，CCR=50，占空比就是50%。在程序运行中反复调用这个函数，就能实现PWM占空比的动态调整。

2.11 高级定时器PWM主输出使能函数

void TIM_CtrlPWMOutputs(TIM_TypeDef* TIMx, FunctionalState NewState);

我的理解：这个函数只有高级定时器（TIM1、TIM8）才需要调用！ 通用定时器不需要。高级定时器有一个"主输出使能"（MOE）位，必须把它置1，PWM波形才能真正从引脚输出。这是STM32的一个安全设计，防止高级定时器在配置未完成时就输出信号损坏硬件。

2.12 引脚重映射函数

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);

重映射分为两类：

  • 完全重映射：四个引脚全换

  • 部分重映射：前面两个引脚变了，或者后面两个引脚变了

我的理解：当默认的引脚被其他功能占用时，就可以用重映射把定时器通道换到别的引脚上。比如TIM2的CH1默认是PA0，如果PA0被占用了，可以重映射到PA15。调用这个函数前记得先开启AFIO时钟！（更详细的可以参考手册AFIO那一节的详细解析）

三、程序示例：PWM初始化完整代码

接线图

下面是我以江科大PWM驱动呼吸灯的工程代码为例来讲解的，更多详细工程代码可看STM32_Project: 基于江科大的STM32的教程编写的程序

#include "stm32f10x.h"                  // 引入STM32F1标准库核心头文件，提供外设所有函数、结构体、宏定义

/**
 * @brief  TIM2通道1 PWM初始化函数
 * @note   配置PA0引脚为TIM2_CH1复用输出，生成PWM波形
 *         时钟72MHz，PSC=719，ARR=99，PWM基础频率 = 72000000 / (719+1)/(99+1) = 1000Hz
 */
void PWM_Init(void)
{
    // 1. 开启外设时钟：TIM2挂载APB1总线，GPIOA挂载APB2总线，不开启时钟外设无法工作
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    
    // ========== 引脚重映射代码（备用，注释状态）==========
    // 若需要把TIM2_CH1引脚从PA0切换到PA15，取消注释下方代码
    // RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);    // 重映射必须开启AFIO复用时钟
    // GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);    // TIM2部分重映射，CH1映射至PA15
    // GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);// 关闭JTAG调试，释放PA15引脚功能
    
    // 2. GPIO引脚配置：PWM输出必须使用复用推挽输出模式，交由定时器外设控制引脚电平
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 复用推挽输出，定时器接管引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;        // 选择PA0引脚，对应TIM2_CH1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;// 引脚IO翻转速度50MHz
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);            // 将配置写入GPIOA寄存器
    
    // 3. 定时器时钟源配置：选择内部72MHz系统时钟作为TIM计数时钟，默认就是内部时钟，可省略
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    // 4. 定时器时基单元配置：决定PWM输出基础频率
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 定时器时钟不分频，采样滤波用
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式：CNT从0递增到ARR溢出
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;    // ARR自动重装载寄存器，计数上限0~99，共100个计数点
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; // PSC预分频器，72MHz/720=100KHz定时器计数时钟
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; // 重复计数器，仅高级定时器(TIM1/TIM8)生效，通用定时器填0即可
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure); // 写入时基配置到TIM2寄存器
    
    // 5. 输出比较单元（PWM核心）配置
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); // 给输出比较结构体填充默认值，避免未初始化脏数据导致波形异常
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1：CNT<CCR时输出有效电平
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 有效电平为高电平
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 使能通道输出
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // CCR捕获比较寄存器初始值，初始占空比0%
    TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure); // 将配置写入TIM2通道1输出比较寄存器
    
    // 6. 使能TIM2定时器，定时器开始计数，PWM波形持续输出
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

/**
 * @brief  动态修改TIM2_CH1的CCR值，实时调节PWM占空比
 * @param  Compare：要设置的CCR数值，范围0~99，数值越大占空比越高
 * @note   无需重新初始化定时器，运行中直接调用即可修改波形
 */
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2,Compare); // 库函数底层直接修改CCR1寄存器
}

四、💡 个人理解 / 心得

学输出比较这块，我觉得最关键的一点是要理解 CNT、CCR、ARR 三者之间的关系。

CNT是那个一直在跑的计数器，ARR是它跑到的最大值（终点），CCR是中间的一个标记点。PWM1模式下，CNT从0开始往上跑，跑到CCR之前输出高电平，跑到CCR之后输出低电平，跑到ARR后归零重新开始。所以CCR越大，高电平持续时间越长，占空比就越大。

另外，我发现输出比较的函数虽然看起来很多，但其实有规律可循：凡是带数字1/2/3/4的，就是对应4个通道；凡是带N的，就是高级定时器的互补通道。记住这个规律，看到函数名就能猜出它的功能。

还有就是预装功能（Preload）一定要开启，特别是做电机调速的时候。如果不开启，你改CCR的值会立刻生效，可能导致电机突然抖动一下。开启预装后，新值会在下一个周期生效，调速过程就很平滑。

五、🐛 踩坑记录

坑1：GPIO模式一定要选复用推挽输出（AF_PP） 我最开始写的时候惯性思维选了 GPIO_Mode_Out_PP（普通推挽输出），结果PWM怎么都不出来。后来才想起来，定时器的PWM输出属于复用功能，引脚控制权要交给片上外设，必须用 GPIO_Mode_AF_PP。这个坑我踩了半小时，大家一定要注意！

坑2：TIM2 不需要 TIM_CtrlPWMOutputs 我用 TIM2 做 PWM 的时候一切正常，后来换成 TIM1 就不出波形了。查资料才知道只有高级定时器（TIM1、TIM8）需要调用 TIM_CtrlPWMOutputs 来使能主输出。TIM2 是通用定时器，直接 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE) 就够了，千万别画蛇添足！

坑3：引脚重映射前要先开AFIO时钟 调用 GPIO_PinRemapConfig 之前，必须先 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE)，否则重映射不生效。这个和GPIO复用功能一样，AFIO的时钟是独立的。

坑4：CCR值不要超过ARR 有一次我代码里算错了，CCR的值大于了ARR，结果PWM波形直接变成100%占空比（或者0%，取决于极性配置）。因为CNT永远跑不到CCR，所以输出一直保持在一种状态。调试的时候要注意检查CCR的范围。

六、PWM关键参数速查

参数 寄存器 作用
PSC 预分频器 对72MHz时钟分频，决定计数频率
ARR 自动重装载寄存器 决定PWM周期（频率）
CCR 捕获/比较寄存器 决定PWM占空比
频率公式 — f=72MHz/​(PSC+1)/(ARR+1)
占空比公式 — D=CCR​/(ARR+1)×100%

写这篇文章的时候，我把江科大的视频又回顾了一遍，把 TIM2 输出比较相关的函数和引脚对应关系重新梳理了一下。TIM2 作为最常用的通用定时器之一，做 PWM 输出非常方便，只要记住开时钟 → 配 GPIO（复用推挽）→ 配时基 → 配输出比较 → 开定时器这几步，基本不会出错。

如果你也在学江科大的 STM32 课程，欢迎在评论区交流心得。特别是做 PWM 实验的时候，记得先用示波器或逻辑分析仪看一下波形，确认频率和占空比都对上了，再接到电机或舵机上，这样不容易烧东西。

📌 开发环境：Keil5 + STM32F103C8T6最小系统板 + ST-Link
📌 参考资料：江科大STM32入门教程、《STM32F10xxx参考手册》
📌 前置文章：STM32定时器超详解：从时钟树到影子寄存器，一文吃透定时中断

如果本文对你有帮助，欢迎点赞 👍 收藏 ⭐ ！有任何问题欢迎在评论区交流，一起学习进步！

# stm32 # 嵌入式硬件 # 单片机
Logo
AI硬件创业社区

智能硬件社区聚焦AI智能硬件技术生态，汇聚嵌入式AI、物联网硬件开发者，打造交流分享平台，同步全国赛事资讯、开展 OPC 核心人才招募，助力技术落地与开发者成长。

更多推荐

ESP32 数据闭环实操：现成练习数据怎么用，命令怎么敲，代码写了啥

本文介绍了ESP32数据闭环实操流程，重点讲解了如何使用预先准备的练习数据快速上手。文章分为两部分：A部分使用现成的合成数据（包括正常、丢包、静音等场景）完成质检、可视化、训练全流程；B部分接入真实硬件进行数据采集和实时控制。详细说明了操作步骤、依赖环境、文件结构和代码功能，强调先用模拟数据跑通流程再接入真机的学习方法。配套代码实现了从数据采集、质检、模型训练到实时推理的完整闭环，适合物联网和边缘

avatar AI硬件创业社区
cover

【单片机课程设计/毕业设计】基于 STM32/51 单片机的数码管显示距离报警硬件系统设计 基于 51/STM32 单片机的车载简易超声测距报警模块设计（022901）

avatar AI硬件创业社区
cover

单片机计算机毕设之基于单片机光感门检测的家用智能温控冰箱硬件系统设计 基于单片机的双路温度实时显示与自动制冷调控装置开发（023101）

avatar AI硬件创业社区