通用GPIO与PWM基础：从点亮LED到驱动电机

做电机控制，绕不开两个基本功：GPIO和PWM。GPIO是单片机的“手脚”，PWM是电机的“油门”。这一章，我带你把这俩基础打牢。

很多初学者一上来就盯着复杂的电机算法，结果连PWM波形都出不来，查半天发现是GPIO模式没配对。嗯，这种坑我踩过不止一次。

2.1 GPIO模式配置——别小看这步

CMS32的GPIO，说白了就是一组可配置的引脚。每个引脚可以当输入、输出、复用功能，或者模拟通道。电机控制里，GPIO主要干三件事：

• 控制使能信号：比如驱动芯片的EN脚，高电平才让电机转
• 读取霍尔/编码器信号：需要配置成输入，还得带上拉
• 输出PWM波形：这时GPIO要配成复用功能，交给定时器模块接管

我个人习惯，初始化GPIO时先看数据手册的引脚功能表。CMS32的GPIO寄存器主要有这几个：

寄存器	功能	电机控制常用配置
PxCR	方向控制（0=输入，1=输出）	使能脚配输出，霍尔脚配输入
PxDR	输出数据寄存器	使能脚初始拉低，防止上电误转
PxPCR	上拉/下拉使能	霍尔输入建议使能内部上拉
PxFC	功能选择（GPIO/复用）	PWM脚配复用，其他配GPIO

配置代码其实很简单，以PA0为例：

// 配置PA0为推挽输出，初始低电平
P0CR &= ~(1 << 0);   // 先清方向位
P0CR |= (1 << 0);    // 设为输出
P0DR &= ~(1 << 0);   // 初始输出低
P0PCR |= (1 << 0);   // 使能上拉（可选）

// 配置PA1为复用功能（PWM输出）
P1FC |= (1 << 1);    // 切到复用模式
P1CR |= (1 << 1);    // 输出方向

2.2 PWM定时器原理——方波里的学问

PWM，脉冲宽度调制。说白了就是让一个方波的高电平时间占比可调。这个占比叫占空比，从0%到100%。

电机控制里，PWM频率通常选在10kHz到20kHz之间。为什么是这个范围？低于10kHz，电机可能会发出人耳可闻的啸叫；高于20kHz，开关损耗又上去了。我一般习惯用16kHz，听不到噪音，效率也还行。

CMS32的定时器产生PWM，核心是三个寄存器：

• 周期寄存器（PR）：决定PWM频率。比如系统时钟48MHz，预分频48，PR设1000，那频率就是48M/48/1000=1kHz
• 比较寄存器（CMP）：决定占空比。CMP=500时占空比50%
• 控制寄存器（CR）：启动/停止、极性选择、对齐方式

你想想看，如果周期寄存器设999，比较寄存器设499，那占空比就是50%。这个关系搞清楚了，调转速就是改比较寄存器的事。

2.3 CMS32 PWM模块初始化——手把手配置

CMS32的定时器模块叫TMR，支持多通道PWM输出。我以TMR0通道0为例，演示完整的初始化流程。

先看整体结构，我用一张图帮你理清脉络：

好，下面看代码。我习惯把初始化封装成一个函数，方便复用：

void TMR0_PWM_Init(uint16_t period, uint16_t duty)
{
    // 1. 时钟使能
    CG_SetPeripheralClock(CG_PERIPHERAL_TMR0, ENABLE);
    
    // 2. GPIO复用配置 - PA1为TMR0_CH0输出
    P1FC |= (1 << 1);          // 复用功能
    P1CR |= (1 << 1);          // 输出方向
    P1PCR &= ~(1 << 1);        // 关闭上拉（PWM不需要）
    
    // 3. 定时器基本参数
    TMR0->CR1 = 0x00;           // 先停止定时器
    TMR0->PSCR = 47;            // 预分频48分频（48MHz/48=1MHz）
    TMR0->ARR = period;         // 自动重装载值（决定周期）
    
    // 4. 配置PWM模式1（向上计数，有效电平高）
    TMR0->CCMR1 |= (0x06 << 4); // 模式1：PWM模式1
    TMR0->CCER1 |= 0x01;        // 使能输出，极性不反转
    
    // 5. 设置占空比并启动
    TMR0->CCR1 = duty;          // 比较值（决定占空比）
    TMR0->CR1 |= 0x01;          // 使能计数器
    TMR0->BDTR |= 0x80;         // 使能主输出（刹车寄存器必须配）
}

2.4 避坑指南——我踩过的三个雷

做电机驱动这些年，PWM这块我栽过不少跟头。挑三个典型的说说：

1. 刹车寄存器没使能：CMS32的定时器有个BDTR寄存器，bit7是MOE位。这个位不置1，PWM死活出不来。我第一次用CMS32时在这卡了整整半天。
2. 预分频和周期算错：想要20kHz，结果配出来2kHz，电机嗡嗡响。后来我写了个宏定义，每次改频率直接套公式算，再也没错过。
3. 占空比突变导致电流冲击：启动时占空比从0直接跳到50%，电机猛地一抖。后来我加了软启动，占空比每10ms增加1%，平滑多了。

2.5 实战练习——用PWM控制LED呼吸灯

在正式驱动电机之前，我建议你先拿LED练手。呼吸灯的逻辑和电机调速一模一样，只是频率不同。

练习要求：

• PWM频率：1kHz（LED用这个频率不会闪烁）
• 占空比从0%渐变到100%，再回到0%，周期2秒
• 用PA1输出，接LED串联220Ω电阻到GND

核心代码就这几行：

uint16_t duty = 0;
uint8_t dir = 1;  // 1=增加，0=减少

while(1)
{
    TMR0->CCR1 = duty;
    delay_ms(10);  // 每10ms调整一次
    
    if(dir) duty += 10;
    else    duty -= 10;
    
    if(duty >= 1000) dir = 0;
    if(duty == 0)    dir = 1;
}

这个实验跑通了，恭喜你——PWM的基础你已经掌握了。接下来驱动电机，无非是把LED换成MOS管，把频率从1kHz改成16kHz，把占空比和转速对应起来。