2. PWM硬件原理：定时器与PWM的关系、PWM输出通道、PWM频率与分辨率的关系

讲PWM，绕不开定时器。很多新手上来就调PWM参数，调了半天波形不对，其实就是没搞懂定时器是怎么“变”出PWM的。这一节我把这三块掰开揉碎了讲清楚。

说白了，PWM就是定时器的一个“副业”。定时器本来是用来计时的，但工程师们发现，只要在计数过程中加几个比较器，就能输出方波。

我习惯把定时器想象成一个“电子秒表”：

PWM就是利用这个“数到某值就翻转电平”的机制。你看下面这张图就明白了：

核心逻辑就一句话：CNT数到CCR就翻转，数到ARR就归零。ARR决定周期，CCR决定高电平宽度。

我的习惯：调试PWM时，先看ARR值对不对，再看CCR值。ARR错了，整个周期都歪了，CCR调得再准也没用。

一个定时器通常有多个通道。比如STM32的TIM2，有4个通道，每个通道都能独立输出PWM。

你想想看，这意味着什么？一个定时器就能同时控制4路电机或者4个LED，而且它们共用同一个时钟基准，相位天然同步。

我整理了一下常见的通道配置：

每个通道的工作原理是一样的，但输出引脚不同。选通道其实就是选引脚——你得看PCB上那个引脚连到了哪里。

我曾经踩过的坑：有一次我选了TIM2_CH1，但没注意这个引脚被板上的一个上拉电阻拉高了。结果PWM输出一直高电平，查了半天才发现是硬件冲突。所以选通道前，一定先看原理图，确认引脚没有被其他外设占用。

这是最容易被忽略的地方。频率和分辨率，就像鱼和熊掌——你很难兼得。

先看公式：

PWM频率 = 定时器时钟 / (ARR + 1) / (预分频系数 + 1)
分辨率 = 1 / (ARR + 1) × 100%

ARR越大，分辨率越高，但频率越低。反过来，想要高频，ARR就得小，分辨率就跟着降。

举个例子你就明白了：

场景	时钟频率	预分频	ARR	PWM频率	分辨率
LED调光	72 MHz	71	999	1 kHz	0.1% (1000级)
电机控制	72 MHz	0	719	100 kHz	0.14% (720级)
音频输出	72 MHz	0	35	2 MHz	2.78% (36级)

看到没？LED调光需要细腻的亮度变化，所以分辨率要高，频率1kHz就够了。电机控制需要高频来降低噪音，分辨率可以牺牲一点。音频输出需要2MHz以上的载波，分辨率就只能降到36级——这时候波形会明显有阶梯感。

我的经验法则：

嗯，这里要注意一点：分辨率不是越高越好。16位分辨率（65536级）看起来很美好，但ARR=65535，如果时钟72MHz不分频，PWM频率只有1098Hz。很多应用根本用不了这么低的频率。

我建议：先确定应用需要的PWM频率，再反推ARR最大值，最后看分辨率能不能接受。如果分辨率不够，要么提高时钟频率，要么换更高主频的芯片。

最后总结一下这三者的关系：