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標(biāo)題: 通過上位機(jī)輸入產(chǎn)生PWM控制LED燈實(shí)驗(yàn) [打印本頁]

作者: WIZnet-Ian 時(shí)間: 2017-9-5 09:45
標(biāo)題: 通過上位機(jī)輸入產(chǎn)生PWM控制LED燈實(shí)驗(yàn)
1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>

上位機(jī)通過串口發(fā)送格式為:“redbrightness,greenbrightness,bluebrightness”的字符串到MCU。MCU將數(shù)字轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的亮度。

2 實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)主要分兩個(gè)部分：PWM配置以及串口通信配置。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于ASCII碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字的過程。

3 PWM產(chǎn)生原理

通用定時(shí)器可以利用GPIO引腳進(jìn)行脈沖輸出。要使STM32的通用定時(shí)器TIMx產(chǎn)生PWM輸出，需要用到3個(gè)寄存器。分別是：捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）、捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）、捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4）。（注意，還有個(gè)TIMx的ARR寄存器是用來控制pwm的輸出頻率）。

對(duì)于捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2），該寄存器總共有2個(gè)，TIMx _CCMR1和TIMx_CCMR2。TIMx_CCMR1控制CH1和2，而TIMx_CCMR2控制CH3和4。

其次是捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER），該寄存器控制著各個(gè)輸入輸出通道的開關(guān)。

最后是捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4），該寄存器總共有4個(gè)，對(duì)應(yīng)4個(gè)輸通道CH1~4。4個(gè)寄存器作用相近，都是用來設(shè)置pwm的占空比的。

例如，若配置脈沖計(jì)數(shù)器TIMx_CNT為向上計(jì)數(shù)，而重載寄存器TIMx_ARR被配置為N，即TIMx_CNT的當(dāng)前計(jì)數(shù)值數(shù)值X在TIMxCLK時(shí)鐘源的驅(qū)動(dòng)下不斷累加，當(dāng)TIMx_CNT的數(shù)值X大于N時(shí)，會(huì)重置TIMx_CNT數(shù)值為0重新計(jì)數(shù)。

而在TIMxCNT計(jì)數(shù)的同時(shí)，TIMxCNT的計(jì)數(shù)值X會(huì)與比較寄存器TIMx_CCR預(yù)先存儲(chǔ)了的數(shù)值A(chǔ)進(jìn)行比較，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)器TIMx_CNT的數(shù)值X小于比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)時(shí)，輸出高電平（或低電平），相反地，當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)器的數(shù)值X大于或等于比較寄存器的值A(chǔ)時(shí)，輸出低電平（或高電平）。

如此循環(huán)，得到的輸出脈沖周期就為重載寄存器TIMx_ARR存儲(chǔ)的數(shù)值(N+1)乘以觸發(fā)脈沖的時(shí)鐘周期，其脈沖寬度則為比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)乘以觸發(fā)脈沖的時(shí)鐘周期，即輸出PWM的占空比為A/(N+1) 。

4 PWM配置步驟4.1 配置GPIO

void LED_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//開啟復(fù)用時(shí)鐘

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= LED_RED| LED_BLUE | LED_GREEN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);

GPIO_SetBits(GPIOC,LED_RED | LED_BLUE | LED_GREEN);

}

4.2 配置定時(shí)器

void TIMER_Config(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3,ENABLE);

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period= 255;

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler= 0;

TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1;

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_BaseInitStructure);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

4.3 配置PWM

void PWM_Config(void)

{

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse= 0;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode= TIM_OCMode_PWM1; //選擇模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState= TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity= TIM_OCPolarity_Low //極性為高電平有效

TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);

}

4.4 小結(jié)

PWM模式1：

在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時(shí)通道1為有效電平，否則為無效電平；在向下計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時(shí)通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。

PWM模式2：

在向上計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時(shí)通道1為無效電平，否則為有效電平；在向下計(jì)數(shù)時(shí)，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時(shí)通道1為有效電平，否則為無效電平。

同時(shí)輸出的有效點(diǎn)評(píng)還與極性配置有關(guān)：

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity =TIM_OCPolarity_High;

此配置是高電平為有效電平，反之亦然。

5 UART配置步驟5.1 配置UART1以及對(duì)應(yīng)的GPIO

void Usart_Config(uint32_t BaudRate)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*USART 初始化設(shè)置*/

USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl= USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init(USART_PC, &USART_InitStructure);

USART_ITConfig(USART_PC, USART_IT_RXNE, ENABLE); //開啟串口接收中斷

USART_ITConfig(USART_PC, USART_IT_IDLE,ENABLE); //開啟串口接收中斷

USART_Cmd(USART_PC, ENABLE);

}

5.2 配置中斷

void NVIC_Configuration(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

/*Configure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

/*Enable the USARTy Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

5.3 中斷函數(shù)

void USART1_IRQHandler(void)

{

uint8_t clear = clear;

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

{

USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);

/* Read one byte from the receive data register */

RxBuffer[RxCounter++] = USART_ReceiveData(USART1);

}

elseif(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)

{

clear= USART1->SR;

clear= USART1->DR; //先讀SR再讀DR，為了清除IDLE中斷

RxNumber= RxCounter;

RxCounter= 0; //計(jì)數(shù)清零

IDLE_Flag= 1; //標(biāo)記接收到一幀的數(shù)據(jù)

}

5.4 小結(jié)

STM32單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)接收不定長度字節(jié)數(shù)據(jù)。由于STM32單片機(jī)帶IDLE中斷，利用這個(gè)中斷，可以接收不定長字節(jié)的數(shù)據(jù)。由于STM32屬于ARM單片機(jī)，所以這篇文章的方法也適合其他的ARM單片機(jī)。

IDLE就是串口收到一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)生的中斷。比如說給單片機(jī)一次發(fā)來1個(gè)字節(jié)，或者一次發(fā)來8個(gè)字節(jié)，這些一次發(fā)來的數(shù)據(jù)，就稱為一幀數(shù)據(jù)，也可以叫做一包數(shù)據(jù)。一幀數(shù)據(jù)結(jié)束后，就會(huì)產(chǎn)生IDLE中斷。這個(gè)中斷十分有用，可以省去了好多判斷的麻煩。

6 ASCII碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字6.1 實(shí)現(xiàn)步驟：

/*讀取第1部分?jǐn)?shù)值 */

while(RxBuffer[ i]!= ','){ i++; len++;}//如果不為','長度加1

for(j=i-len;j<i; j++){

value= RxBuffer[j]&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_red+= value * Power(len-1);

len--;

}

i++;

len= 0;

/*讀取第2部分?jǐn)?shù)值 */

while(RxBuffer[ i]!= ','){ i++; len++;}

for(j=i-len;j<i; j++){

value= RxBuffer[j]&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_green+= value * Power(len-1);

len--;

}

i++;

len= 0;

/*讀取第3部分?jǐn)?shù)值 */

while(RxBuffer[ i] != '\0'){ i++; len++;}

for(j=i-len;j<i; j++){

value= RxBuffer[j]&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_blue+= value * Power(len-1);

len--;

}

RedOutput(pwm_red);

GreenOutput(pwm_green);

BlueOutput(pwm_blue);

pwm_red= 0;

pwm_green= 0;

pwm_blue= 0;

for(i=0;i<11; i++) RxBuffer[ i] =NULL;//清除數(shù)組

i= 0;

len= 0;

}

6.2 10的n次方函數(shù)

uint8_t Power(uint8_t pow)

{

uint8_ti;

uint8_tsum = 1;

for(i=0;i<pow; i++) sum *= 10;

returnsum;

}

作者: skyweb88 時(shí)間: 2017-9-5 21:29
方法不錯(cuò)，也可以用紅外遙控之類的來進(jìn)行數(shù)字輸出，調(diào)出想要的PWM波型，驅(qū)動(dòng)不同亮度的LED燈。

歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/)