標題: 通過上位機輸入產生PWM控制LED燈實驗 [打印本頁]
作者: WIZnet-Ian 時間: 2017-9-5 09:45
標題: 通過上位機輸入產生PWM控制LED燈實驗
1 實驗目的上位機通過串口發送格式為:“redbrightness,greenbrightness,bluebrightness”的字符串到MCU。MCU將數字轉化成相應的亮度。
2 實驗總體設計實驗主要分兩個部分：PWM配置以及串口通信配置。整個實驗的難點在于ASCII碼轉換為數字的過程。
3 PWM產生原理通用定時器可以利用GPIO引腳進行脈沖輸出。要使STM32的通用定時器TIMx產生PWM輸出，需要用到3個寄存器。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TIMx的ARR寄存器是用來控制pwm的輸出頻率）。
對于捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2），該寄存器總共有2個，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輸入輸出通道的開關。
最后是捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4），該寄存器總共有4個，對應4個輸通道CH1~4。4個寄存器作用相近，都是用來設置pwm的占空比的。
例如，若配置脈沖計數器TIMx_CNT為向上計數，而重載寄存器TIMx_ARR被配置為N，即TIMx_CNT的當前計數值數值X在TIMxCLK時鐘源的驅動下不斷累加，當TIMx_CNT的數值X大于N時，會重置TIMx_CNT數值為0重新計數。
而在TIMxCNT計數的同時，TIMxCNT的計數值X會與比較寄存器TIMx_CCR預先存儲了的數值A進行比較，當脈沖計數器TIMx_CNT的數值X小于比較寄存器TIMx_CCR的值A時，輸出高電平（或低電平），相反地，當脈沖計數器的數值X大于或等于比較寄存器的值A時，輸出低電平（或高電平）。
如此循環，得到的輸出脈沖周期就為重載寄存器TIMx_ARR存儲的數值(N+1)乘以觸發脈沖的時鐘周期，其脈沖寬度則為比較寄存器TIMx_CCR的值A乘以觸發脈沖的時鐘周期，即輸出PWM的占空比為A/(N+1) 。
4 PWM配置步驟4.1 配置GPIOvoid LED_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//開啟復用時鐘
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PWMvoid 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PWM模式1：
在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為無效電平(OC1REF=0)，否則為有效電平(OC1REF=1)。
PWM模式2：
在向上計數時，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1時通道1為無效電平，否則為有效電平；在向下計數時，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。
同時輸出的有效點評還與極性配置有關：
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以及對應的GPIOvoid 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; //計數清零
IDLE_Flag= 1; //標記接收到一幀的數據
}
}
5.4 小結STM32單片機可以實現接收不定長度字節數據。由于STM32單片機帶IDLE中斷，利用這個中斷，可以接收不定長字節的數據。由于STM32屬于ARM單片機，所以這篇文章的方法也適合其他的ARM單片機。
IDLE就是串口收到一幀數據后，發生的中斷。比如說給單片機一次發來1個字節，或者一次發來8個字節，這些一次發來的數據，就稱為一幀數據，也可以叫做一包數據。 一幀數據結束后，就會產生IDLE中斷。這個中斷十分有用，可以省去了好多判斷的麻煩。
6 ASCII碼轉換為數字6.1 實現步驟：
/*讀取第1部分數值 */
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碼轉換為數字
pwm_red+= value * Power(len-1);
len--;
}
i++;
len= 0;
/*讀取第2部分數值 */
while(RxBuffer[ i]!= ','){ i++; len++;}
for(j=i-len;j<i; j++){
value= RxBuffer[j]&0x0f; //將ascii碼轉換為數字
pwm_green+= value * Power(len-1);
len--;
}
i++;
len= 0;
/*讀取第3部分數值 */
while(RxBuffer[ i] != '\0'){ i++; len++;}
for(j=i-len;j<i; j++){
value= RxBuffer[j]&0x0f; //將ascii碼轉換為數字
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;//清除數組
i= 0;
len= 0;
}
}
}
6.2 10的n次方函數uint8_t Power(uint8_t pow)
{
uint8_ti;
uint8_tsum = 1;
for(i=0;i<pow; i++) sum *= 10;
returnsum;
}
作者: skyweb88 時間: 2017-9-5 21:29
方法不錯，也可以用紅外遙控之類的來進行數字輸出，調出想要的PWM波型，驅動不同亮度的LED燈。
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