4. STM32定时器配置与PWM输出：定时器时基单元配置、PWM模式选择、输出比较通道设置、死区时间插入
好，咱们进入正题。霍尔传感器输出的是频率随转速变化的脉冲信号，但很多时候我们需要把它变成占空比可调的PWM波，去驱动电机或者控制执行器。这时候，STM32的定时器就是主角了。
我个人习惯把定时器配置拆成四个步骤：时基单元 → PWM模式 → 输出通道 → 死区时间。每一步都有坑，咱们一个一个说。
核心逻辑：霍尔传感器的频率信号作为定时器的输入捕获，经过运算后，再通过另一个定时器的PWM输出通道生成目标波形。说白了，就是“测进来，算一下，输出去”。
4.1 时基单元配置——PWM的“心跳”
定时器的时基单元，说白了就是给PWM提供时间基准。它由三个关键寄存器组成：预分频器(PSC)、自动重装载寄存器(ARR)和计数器(CNT)。
我刚开始做的时候，总搞不清PSC和ARR到底谁影响频率、谁影响占空比。其实很简单：
- PSC：把定时器时钟分频，决定计数一次的时间。比如72MHz时钟，PSC=71，那计数频率就是1MHz，每个计数周期1μs。
- ARR：决定PWM的周期。ARR=999，那PWM周期就是1000个计数周期，也就是1ms，对应1kHz。
- CNT：从0数到ARR，然后归零重新开始。
我的经验：霍尔传感器输出的频率范围通常在几十Hz到几百kHz。我一般先把PSC设成0（不分频），然后用ARR来调周期。这样调试时只需要改一个参数，少踩坑。
举个例子，假设霍尔传感器输出100Hz信号，我们需要输出同频PWM：
// 定时器时钟 72MHz，不分频，ARR=719999
// PWM频率 = 72MHz / (0+1) / (719999+1) = 100Hz
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 预分频器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 719999; // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分割
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);4.2 PWM模式选择——模式1还是模式2？
STM32的定时器支持两种PWM模式，区别在于输出电平的翻转时机：
| 模式 | 计数小于CCR时 | 计数大于CCR时 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| PWM模式1 | 有效电平（通常高电平） | 无效电平（通常低电平） | 正逻辑驱动，如LED调光 |
| PWM模式2 | 无效电平 | 有效电平 | 负逻辑驱动，或需要反相波形 |
我个人习惯用PWM模式1，因为更符合直觉——CCR越大，占空比越大。但有一次我调试一个电机驱动板，发现电机反转了，查了半天才发现是霍尔传感器输出极性反了。把模式改成模式2，问题解决。
注意：霍尔传感器的输出极性可能因型号而异。有些传感器输出高电平表示有磁场，有些则相反。配置PWM模式前，先用示波器确认一下传感器输出极性，不然你会怀疑人生的。
4.3 输出比较通道设置——CCR是灵魂
输出比较通道的核心是捕获/比较寄存器(CCR)。它决定了PWM的占空比。配置时要注意三个点：
- CCR值范围：必须在0到ARR之间。CCR=0时占空比0%，CCR=ARR时占空比100%。
- 输出极性：可以配置为高电平有效或低电平有效。配合PWM模式使用。
- 预装载使能：建议开启。这样CCR值会在下一个周期开始时才生效，避免在计数过程中突然改变导致波形异常。
// 配置TIM2通道1为PWM模式1，输出极性高
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 360000; // CCR值，占空比50%
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPreload = TIM_OCPreload_Enable;
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);这里有个细节：CCR值怎么算？占空比 = CCR / (ARR+1) × 100%。比如ARR=719999，想要50%占空比，CCR=360000。我一般先算好再写进去，省得反复改。
避坑指南：我曾经在调试时发现PWM输出一直为低电平，折腾了半天才发现是忘记使能定时器的主输出（TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE)）。高级定时器有这个开关，普通定时器没有。如果你用TIM1或TIM8，记得加上这行。
4.4 死区时间插入——保护你的H桥
死区时间，说白了就是上下桥臂同时关断的时间。在电机驱动中，如果上管还没完全关断、下管就导通了，那直接短路烧管子。死区就是防止这种情况的。
STM32的高级定时器（TIM1、TIM8）支持死区插入，通过刹车和死区寄存器(BDTR)配置。死区时间由DTG位决定，计算公式有点绕：
| DTG[7:0]范围 | 死区时间计算公式 | 示例（t_dts=125ns） |
|---|---|---|
| 0x00 ~ 0x7F | DT × t_dts | DTG=0x64 → 100×125ns=12.5μs |
| 0x80 ~ 0xBF | (64+DT[5:0]) × 2 × t_dts | DTG=0xA0 → (64+32)×2×125ns=24μs |
| 0xC0 ~ 0xFF | (32+DT[4:0]) × 8 × t_dts | DTG=0xE0 → (32+0)×8×125ns=32μs |
嗯，这个表看着有点复杂。我一般直接用STM32CubeMX的图形界面配，它会自动算出死区时间。但如果你手写代码，记住一个原则：死区时间至少是开关管关断时间的2倍。比如MOS管关断时间200ns，死区设500ns以上比较稳妥。
// 配置死区时间，t_dts=125ns，DTG=0x64 → 12.5μs
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSR = TIM_OSSR_Enable; // 运行模式关闭状态
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSI = TIM_OSSI_Enable; // 空闲模式关闭状态
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1; // 锁定级别
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 0x64; // 死区时间
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable; // 刹车功能
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure);警告：死区时间不是越大越好。死区太大，波形失真严重，电机效率下降；死区太小，有短路风险。我一般从1μs开始试，用示波器观察上下管波形，确保没有交叠再逐步减小。安全第一。
4.5 完整配置流程——串起来跑一遍
好了，四个步骤都讲完了。咱们把它们串起来，看看一个完整的PWM输出配置长什么样：
- 使能时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
- 配置GPIO：把PA0设为复用推挽输出，复用功能为TIM2_CH1。
- 配置时基：PSC=0，ARR=719999，向上计数模式。
- 配置PWM模式：模式1，输出极性高，预装载使能。
- 设置CCR：TIM_SetCompare1(TIM2, 360000);
- 使能输出：TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
- （高级定时器）使能主输出：TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);
你想想看，其实每一步都不难，但顺序错了或者漏了一步，波形就是出不来。我刚开始学的时候，经常忘记使能GPIO的复用功能，结果折腾半天发现引脚没输出。嗯，这些坑踩过一次就记住了。
调试小技巧：配置完成后，先用示波器看引脚有没有波形。如果没有，检查三个地方：时钟使能了吗？GPIO复用配了吗？定时器使能了吗？80%的问题出在这三个地方。