版本 e8927be2346d0f8a8d758d4ab24c82faa9d466a2

Pulse-width modulation(PWM)

Introduction
Implementation
Code_section

Introduction

又稱pulse-duration modulation(PDM)，是將類比信號轉為脈波的一種技術。

為何需要PWM？雖然類比電壓可直接用來控制，但類比電路控制信號容易隨時間漂移，功耗大。

.. image:: /pwm.png

如圖所示，PWM 電路主要功能是將輸入電壓的振幅轉換成脈衝寬度。一般轉換後脈波的週期固定，脈波的占空比(duty cycle)會依類比信號的大小而改變，可用來控制燈泡亮度、馬達轉速等等，脈波寬度越大燈泡亮度越亮、馬達轉速越快。

Implementation

PWM需要透過Timer來實現，STM32的Timer可分為以下幾種

基本定時器(TIM6 和 TIM7)
高級控制定時器(TIM1 和 TIM8)
通用定時器(TIMx):具有測量輸入信號的脈衝長度、產生輸出波形和PWM的功能。
- clock來源 : 內部clock(CK_INT)、外部clock模式1(TIx)、外部clock模式2(ETR)、內部觸發輸入(ITRx)。
- CK_INT -> AHB Prescaler(/1、2、…、512) -> APB1 Prescaler(/1、2、4、8、16) or APB2 Prescaler(/1、2、4、8、16)。
- Time Base Configuration :
.. image:: /up mode.bmp

.. image:: /down mode.bmp

.. image:: /center aligned.jpg

- TIM_ClockDivision  - 採樣頻率基準，當連續採樣到N個有效電平時，才當作一次有效電平。
- TIM_Prescaler  -  將TIMxCLK除以(TIM_Prescaler+1)
- TIM_CounterMode  -  選擇計數模式
- TIM_Period  -  TIMx_ARR，counter 週期

輸出脈波週期 = (TIM_Period+1) * (TIM_Prescaler+1) * (TIM_ClockDivision+1) / TIMxCLK
PWM configuration
- TIM_OCMode - PWM模式
  - PWM 1 Mode : 在向上計數，TIMx_CNT<TIMx_CCRx時，輸出為1，否則輸出為0；在向下計數，TIMx_CNT>TIMx_CCRx時，輸出為0，否則輸出為1。
  - PWM 2 Mode : 在向上計數，TIMx_CNT<TIMx_CCRx時，輸出為0，否則輸出為1；在向下計數，TIMx_CNT>TIMx_CCRx時，輸出為1，否則輸出為0。
- TIM_Pulse - TIMx_CCRx，脈衝寬度
- TIM_OCPolarity - 設置輸出極性，例如:TIM_OCPolarity_High PWM輸出關閉時默認為低電位。

以LED為例：

.. image:: /timer.png

TIM_Prescaler = 499,TIM_ClockDivision=0,TIMxCLK=84MHz

輸出脈波週期 = (TIM_Period+1) * (TIM_Prescaler+1) * (TIM_ClockDivision+1) / TIMxCLK

       = (1999+1) * (499+1) * (0+1)/84000000 ≒ 0.012 s

0.012 s 遠小於人眼視覺暫留的時間(0.1~0.4s)，因此上圖的PWM 2 duty cycle(75%)>PWM 1 duty cycle(25%)，PWM 2 Mode看起來會比PWM 1 Mode亮。

Code_section

//====set pin enable========

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD | RCC_AHB1Periph_GPIOB | RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE ); //開啟Pin腳 D B E提供使用

RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM4 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE ); //開啟Timer

GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_TIM4);
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_TIM4);
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_TIM4);
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_TIM4);
/* GPIOA Configuration: CH1 (PB4) and CH2 (PB5) */ //設定PB4 5為輸出模式提供模擬中斷來源
GPIO_InitStructure2.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 ;
GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //輸出信號模式
GPIO_InitStructure2.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure2.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure2);
/* GPIOA Configuration: (PA2) and (PA3) */ //設定PA2 3為輸入模式提供接收中斷來源
GPIO_InitStructure2.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 ;
GPIO_InitStructure2.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
GPIO_InitStructure2.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure2.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure2.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure2);
// Setup Blue & Green LED on STM32-Discovery Board to use PWM. / //PD與LED3456相連實作PWM
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13| GPIO_Pin_14| GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // Alt Function - Push Pull
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init( GPIOD, &GPIO_InitStructure );

//====Interrupt set section==============

//==清空中斷標誌==
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
//==選擇中斷PIN腳 A2 A3======
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource2);
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource3);
//==
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line2 ; //選擇中斷線路2
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //設置為中斷請求，非事件請求
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling //設置中斷觸發方式為下降沿觸發
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //外部中斷enable
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line2);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3 ; //選擇中斷線路3
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //设設置為中斷請求，非事件請求
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //設置中斷觸發方式為下降沿觸發
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; //外部中斷enable
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line3);

//=======================================