输出比较模式#

在输出比较模式下，原有的捕获寄存器变为比较寄存器，用于输入的GPIO口也变为输出脉冲信号。此模式下，我们需要先向比较寄存器中写入一个数值，然后根据选择模式输出不同的信号：

• 冻结模式（Frozen）：输出通道的GPIO口会无视比较结果，保留旧的输出状态；（何意味）
• 强制有效（Forced Active）：输出通道的GPIO口会无视比较结果，持续输出高电平；（何意味x2）
• 强制无效（Forced Inactive）：输出通道的GPIO口会无视比较结果，持续输出低电平；（何意味x3）
• 匹配时有效（Active Level on Match）：仅当计数器值和比较寄存器值相等时，输出有效电平，但不会自动重设为无效电平；
• 匹配时无效（Inactive Level on Match）：仅当计数器值和比较寄存器值相等时，输出无效电平，但不会自动重设为有效电平；
• 匹配时翻转（Toggle on Match）：仅当计数器值和比较寄存器值相等时，翻转当前的输出电平。

要不直接跳过这段吧

PWM原理#

在PWM方波中，通过调整高电平的占比，并以更快的速度切换高低电平，可以用数字信号模拟输出模拟信号。 例如，PWM波占空比为60%时，由于高低电平的切换非常迅速，在宏观上就可以认为输出了1.98V的电压。
此外，通过调整PWM波的占空比，频率等属性，还可以控制电机的转速，舵机的角度。

PWM模式#

在默认的向上计数模式下：

• PWM模式1：当计数器值小于比较寄存器的值时，输出有效电平；当计数器的值大于或等于比较寄存器的值时，输出无效电平；
• PWM模式2：与PWM模式1相反，当计数器值小于比较寄存器的值时，输出有效电平；当计数器的值大于或等于比较寄存器的值时，输出无效电平。

红石比较器
上述的有效电平和无效电平，在从比较寄存器发出之后，还会进入输出控制器，默认地，有效电平对应高电平，无效电平对应低电平，我们也可以配置输出控制器使其翻转，使有效电平对应低电平，无效电平对应高电平。相当于加了个非门

TIP

补充： 计数器除了向上计数模式之外，还有向下计数模式和中央对齐模式。
在向下计数模式中，则与向上计数模式相反：

• PWM模式1：当计数器值大于比较寄存器的值时，输出无效电平；当计数器的值小于或等于比较寄存器的值> 时，输出有效电平；
  
• PWM模式2：当计数器值大于比较寄存器的值时，输出有效电平；当计数器的值小于或等于比较寄存器的值> 时，输出无效电平。
  

中央对齐模式则是前半段向上计数模式，后半段向下计数模式。
通常地，这两种模式不常被使用。

芯片配置#

在CubeMX中，左侧Timers点开任意定时器，先勾选Internal Clock，在右侧的Channel1到Channel4中可以选择不同的输出模式。例如Output Compare CH1表示在CH1处开启输出比较模式，PWM Generater CH1则表示在CH1开启PWM波输出；
例如选择TIM3的通道，并启用CH1、CH2、CH3的PWM输出，可以看到右侧的PA6，PA7，PB0已经分别被启用为TIM3_CH1，TIM3_CH2，TIM3_CH3，我们在这三个GPIO口接入LED灯，即可利用PWM波做出呼吸灯的效果。
在底下的Configuration栏目，可以进行更多的设置。例如此处将Prescaler设置为72-1，将Counter Period设置为100-1，则每秒计数1M次，每秒输出10000个PWM波。继续向下则是PWM的设置：

• Mode：选择PWM模式1或者PWM模式2；
• Pulse：比较寄存器初始的值；
• Output compare preload：比较寄存器的影子寄存器机制，与自动重装载寄存器的影子寄存器机制相同；
• Fast Mode：高速模式；
• CH Polarity：极性翻转，即对输出控制器的配置。

代码配置#

先启用CH1、CH2、CH3通道的PWM波输出：

1
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
2
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);
3
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);

由上述的原理可知，PWM输出的占空比和比较寄存器息息相关，因此我们只需要修改比较寄存器中的值，即可修改输出PWM波的占空比，进而修改最终小灯的亮度。
用于写入比较寄存器值的宏函数：

1
__HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__);

其中：

• __HANDLE__：要操作的定时器的句柄，即我们启用的&htim3；
• __CHANNEL__：要操作的通道，从TIM_CHANNEL_1到TIM_CHANNEL_4；
• __COMPARE__：设置比较寄存器的值。

在死循环中写入对小灯的控制程序：

1
while (1)
2
  {
3
    for(int i=0;i<=100;i++){
4
      if(i<=25){
5
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, -2*i+50);//B
6
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, -2*i+100);//G
7
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, 2*i+50);//R
8
      }else if((i>25)&&(i<=50)){
9
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 2*i-50);//B
10
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, -2*i+100);//G
11
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, -2*i+150);//R
12
      }else if((i>50)&&(i<=75)){
13
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 2*i-50);//B
14
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 2*i-100);//G
15
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, -2*i+150);//R
16
      }else if((i>75)&&(i<=100)){
17
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, -2*i+250);//B
18
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 2*i-100);//G
19
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, 2*i-150);//R
20
      }
21
      HAL_Delay(20);
22
    }
23
  }

烧录程序后，可以看见小灯以一种十分炫酷的方式在闪烁。

总结#

1
HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);//启用PWM波输出
2
__HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__);//设置比较寄存器的值