STM32F103 TIM1_CH1N使用HAL库单独输出PWM时，如何配置互补信号及时基？

Question

**如何使用STM32F103 TIM1_CH1N通过HAL库配置互补PWM及时基？** 在使用STM32F103的TIM1_CH1N（通道1反向）通过HAL库输出互补PWM时，常见的技术问题是如何正确配置时基和死区时间。首先，需确保TIM1工作在中心对齐模式，并启用互补通道。通过`HAL_TIM_OC_Init`初始化输出比较功能，设置PWM模式为1或2。接着，配置死区生成器（Deadtime Generator），使用`LL_TIM_ConfigDeadTime`或手动设置寄存器来定义死区时间。同时，时基配置中需设定合适的时钟分频器（PSC）和自动重装载值（ARR），以确定PWM频率。最后，确保GPIO引脚配置为复用推挽输出，并启用对应通道的PWM信号输出。若信号异常，检查TIM1 Break输入是否误触发关闭输出。

Answer 1

1. 初步了解：STM32F103 TIM1互补PWM基础

在开始配置之前，我们需要理解TIM1的结构和功能。STM32F103的TIM1是一个高级定时器，支持多种输出模式，包括互补PWM。互补PWM广泛应用于电机控制、逆变器等领域。

• 互补PWM的特点是两个信号相位相反，且中间有死区时间以避免短路。
• 中心对齐模式可以减少PWM波形的抖动，适合高精度应用场景。
• HAL库简化了寄存器操作，但需要正确初始化时基和通道配置。

接下来，我们将逐步探讨如何使用HAL库实现TIM1_CH1N的互补PWM输出。

2. 时基配置：设定PWM频率

时基配置决定了PWM信号的频率。主要参数包括预分频器（PSC）和自动重装载值（ARR）。以下是具体步骤：

1. 计算目标频率所需的PSC和ARR值。
2. 通过`__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD`和`__HAL_TIM_SET_PRESCALER`设置这些值。

参数	描述	示例值
PSC	分频系数，用于降低计数器时钟频率。	83
ARR	计数周期，决定PWM周期。	999

代码示例：

// 初始化时基
TIM_HandleTypeDef htim1;
htim1.Instance = TIM1;
htim1.Init.Prescaler = 83;
htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_CENTERALIGNED1;
htim1.Init.Period = 999;
HAL_TIM_Base_Init(&htim1);
    

3. 死区时间配置：防止短路

死区时间是互补PWM的核心特性之一，确保高低电平之间有足够的延迟，避免功率管同时导通。

通过LL函数或直接写入寄存器来配置死区时间。以下是一个流程图说明配置过程：

关键点：

• 通过`TIM_BDTR->DTG`寄存器设置死区时间。
• 调整`TIM_BDTR->LOCK`确保配置不会被意外更改。

4. GPIO与通道配置：启用PWM输出

GPIO引脚必须配置为复用推挽模式，并确保对应的定时器通道已启用。

代码示例：

// 配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 初始化OC通道
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 500; // 占空比50%
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_LOW;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
    

5. 故障排查：常见问题分析

如果PWM输出异常，可能的原因包括：

• TIM1 Break输入误触发，导致输出关闭。
• 死区时间过长或过短，影响波形质量。
• GPIO配置错误，未启用推挽模式。

解决方法：

1. 检查Break输入是否被激活，必要时禁用。
2. 重新校准死区时间，确保其在合理范围内。
3. 验证GPIO配置是否符合要求。