网络上对STM32系列MCU的高级定时器输出PWM的配置层出不穷，本篇文章主要用于笔者的记录。

一、FOC中的常用配置项

1、PWM生成通道和PWM互补生成通道

在CUBEMX选中高级定时器后，右侧会出现定时器的通道配置。以TIM1为例，通道1、2、3均可 PWM Generation CHx 和 PWM Generation CHxN 以及 PWM Generation CHx CHxN 。

其中，PWM Generation CHx 代表将定时器的通道1配置为仅PWM输出，即只在定时器通道对应的PWM输出引脚输出PWM波。

PWM Generation CHxN代表将定时器的通道1配置为仅PWM互补输出，即只在定时器通道对应的PWM互补引脚输出PWM波，这个波形是一个与你的配置项互补的方波。

PWM Generation CHx CHxN则代表在定时器通道对应的PWM输出引脚和PWM互补输出引脚均输出PWM波，且二者的PWM波是互补的。

一般来说，很少会有单独配置PWM Generation CHxN的情况，在FOC控制中，在线性调制区内进行矢量控制时，每一个半桥不是上管打开就是下管打开，为了控制的简单，最好的方法就是输入到MOS的开关信号是两个互补的方波信号，使用高级定时器的PWM互补输出这个功能就可以很好的解决这个问题。当然针对于一些栅极驱动芯片，我们甚至只需要输出一个PWM信号到驱动芯片，驱动芯片会自动的输出一对互补的开关信号用于MOS上下管子的开关，使得控制更加简单。

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2、计数配置

定时器生成PWM的原理是很简单的，在此之前我们先回顾一下定时器的定时模式。

首先有一个叫ARR的寄存器，也叫自动重载值寄存器，它的存在决定了定时器的周期长度，例如定时器的频率为170Mhz，并且我并不选择分频，当我设置ARR为4250-1时，说明本次计数值(CNT)最多计数到4250。

那么就很明确了，当CNT从0加到4250，或CNT从4250减到0，甚至先从0加到4250再从4250减到0也是可以的。由此可以知道，对于定时器的定时而言，存在三种模式，分别是向上模式、向下模式以及向上向下模式（或称中心对齐模式）。

  1. 对于向上模式，CNT从0加到4250，产生一次上溢出，周期等于 1/170Mhz *
    4250，那么定时器溢出的频率为170Mhz/4250 = 40Khz。
  2. 对于向下模式，CNT从4250减到0，产生一次下溢出，周期等于 1/170Mhz *
    4250，那么定时器溢出的频率为170Mhz/4250 = 40Khz。
  3. 对于中心对齐模式，CNT从0加到4250再减回到0(一次上溢、一次下溢出)，周期等于 1/170Mhz *
    4250，那么定时器溢出的频率为170Mhz/4250 = 40Khz。

当然，还有一个问题，如果在运行过程中，我们对ARR值进行改动，这个改动的值是在当前周期生效，还是等到产生了Update事件，也就是下一个周期后生效呢？很显然，这两种情况对波形的影响是不同的，在STM32中，定时器有一个配置项叫做预装载(auto -reload preload)，如果使能了预装载，那么对ARR的改动会在Update事件产生后才会生效；如果关闭了，ARR的改动会实时生效。

默认情况下，每一次上溢、下溢都会产生一次Update事件，如果我们不希望Update事件的频率过高，在不修改定时器频率、自动装载值、分频器的情况下，我们还可以通过RCR寄存器来对其限制，也就是说 产生上溢、下溢时，必须要RCR也为0，才会产生Upadte事件。

例如，中心对齐模式下，假设设置RCR=1，那么就会有如下流程：

  • CNT 加到 ARR 产生上溢事件，此时RCR=1，不产生Update，同时RCR-1
  • CNT 从 ARR 减到 0 产生下溢事件，此时RCR=0，产生Update，同时让RCR再次等于1

可以发现，现在产生Update的频率变为了定时器上下溢出频率的1/2，由以前的40khz变为了20khz，也就是说

产生Update的频率 = 溢出频率/RCR + 1。

上述提到的配置如下图所示：

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3、PWM配置

通过前面的计数配置，我们了解了定时器的定时原理，那么PWM在其基础上又是如何实现的呢？

以向上计数为例，当CNT加到ARR时，一个周期的计数就完成了，如果我可以在计数过程中选择一个点CCR，并且给这个点赋予一些意义。例如，当CNT大于0且小于CCR时，引脚输出搞电平。当CNT小于ARR且大于CCR时，引脚输出低电平。那么我们是不是就可以得到一个0~CCR为高，这个CCR~ARR为低的方波。同时我的CCR可以在0~ARR间滑动，当CMP逐渐增大时，方波的高电平时间会跟随着变长；当CCR逐渐减小时，方波的低电平时间会随着变短。这就是PWM的工作原理。

这个CCR，在CUBEMX中，叫做Pulse，它的取值范围为0~ARR，而CCR和CNT的关系和一个叫做PWM Mode的配置项是有关的，关系如下：

  • PWM Mode1 当0 < CNT < CCR时，输出有效电平；当CCR < CNT < ARR时，输出无效电平，这和我们前面的例子是一样的
  • PWM Mode2 当0 < CNT < CCR时，输出无效电平；当CCR < CNT < ARR时，输出有效电平

这里之所以称有效电平/无效电平，是因为PWM的通道还存在一个概念叫做极性(Polarity)，当我们设置极性为高时，对应着有效电平就是高电平。所以在极性为高电平时，我们可以知道：

  • PWM Mode1 下的占空比为：（CCR / ARR + 1） 这里加1是因为配置ARR时我们一般会-1写入
  • PWM Mode2 下的占空比为：（(ARR + 1-CCR) / ARR + 1）

当然，在中心对称模式下，由于CNT会经历向上和向下两个阶段，那么不难想象产生的方波将会是中心对称的。

例如：

  • 极性为高时，PWM Mode1的情况下，高电平将位于PWM周期的两侧，低电平位于中心。
  • 极性为高时，PWM Mode2的情况下，低电平将位于PWM周期的两侧，高电平位于中心，FOC一般用这个模式。

这也是中心对称模式的由来。

最后，在运行过程中对PWM通道的CCR寄存器进行改动和对定时器的ARR寄存器进行改动都存在何时应用到波形上的问题，是立即应用到还是等到下一个Update事件，PWM的通道也可以进行preload的配置,FOC一般会打开预装载。

具体的配置项如下图所示：

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4、刹车和死区配置

未完待续...