STM32定时器输出比较时，如何精确控制PWM占空比？

Question

在使用STM32定时器输出PWM信号时，如何精确控制占空比是一个常见问题。主要影响因素包括定时器时基配置、ARR（自动重装载寄存器）和CCR（捕获/比较寄存器）的数值设置。当系统时钟不稳定或 ARR 值过小，可能导致占空比精度下降。此外，如果 CCR 更新时机未正确处理，也可能引入误差。 为解决此问题，需确保：1) 定时器时钟源稳定；2) 合理设置 ARR 值以提高分辨率；3) 在 DMA 或中断中同步更新 CCR 值，避免竞争条件。例如，使用 TIMx->CCR1 = 新值; 更新占空比时，配合 TIMx->EGR |= TIM_EGR_UG; 强制刷新，从而保证输出波形准确无误。这种需求在电机调速或LED调光场景尤为关键。

Answer 1

1. STM32定时器PWM基础

在STM32微控制器中，PWM信号通过定时器生成。定时器时基配置、ARR和CCR是关键参数。

• 定时器时基：决定PWM周期。
• ARR（自动重装载寄存器）：设置PWM周期的计数上限。
• CCR（捕获/比较寄存器）：定义占空比。

例如，假设系统时钟为72MHz，预分频器设定为7199，则定时器时钟为10kHz。如果ARR设为999，则PWM周期为100ms。

2. 占空比精度的影响因素

影响PWM占空比精度的主要因素包括：

1. 系统时钟稳定性：不稳定会导致时基漂移。
2. ARR值大小：过小降低分辨率，过大增加延迟。
3. CCR更新时机：不当更新可能引入竞争条件。

以下表格展示了不同ARR值对占空比分辨率的影响：

ARR值	分辨率(位)
100	7
1000	10
10000	14

3. 解决方案与实现

为确保PWM输出精确，需采取以下措施：

代码示例展示如何同步更新CCR值并强制刷新：

void UpdatePWM(uint16_t newDutyCycle) {
    TIMx->CCR1 = newDutyCycle;  // 更新CCR值
    TIMx->EGR |= TIM_EGR_UG;    // 强制更新事件
}

以下是处理流程的mermaid格式流程图：

```mermaid
sequenceDiagram
participant Main as 主程序
participant Timer as 定时器模块
Main->>Timer: 配置定时器时基及ARR
Main->>Timer: 调用UpdatePWM函数
Timer-->>Main: 同步更新CCR值
Timer-->>Main: 强制触发刷新
```

在电机调速或LED调光场景中，...