STM32F103RCT6 PWM引腳定義表及詳細功能解析

STM32F103RCT6是意法半導體（ST）推出的一款基于ARM Cortex-M3內核的32位微控制器，采用LQFP64封裝，擁有64個引腳，其中大部分引腳支持復用功能，包括PWM（脈沖寬度調制）輸出。PWM功能廣泛應用于電機控制、LED調光、舵機驅動等領域，是嵌入式系統開發中不可或缺的功能模塊。本文將詳細解析STM32F103RCT6的PWM引腳定義、功能配置及使用方法，并結合實際案例說明其應用場景。

一、STM32F103RCT6 PWM功能概述

STM32F103RCT6內置了多個定時器，包括高級定時器（TIM1、TIM8）、通用定時器（TIM2~TIM5）和基本定時器（TIM6、TIM7）。其中，高級定時器和通用定時器均支持PWM輸出功能，具體如下：

• 高級定時器（TIM1、TIM8）：支持高級PWM模式（如互補輸出、死區時間控制），適用于電機驅動等高精度應用。

• 通用定時器（TIM2~TIM5）：支持標準PWM模式，適用于LED調光、舵機控制等常規應用。

PWM輸出的核心參數包括：

1. 預分頻器（PSC）：用于降低定時器時鐘頻率。

2. 自動重裝載值（ARR）：決定PWM周期。

3. 捕獲比較寄存器（CCR）：決定PWM占空比。

二、STM32F103RCT6 PWM引腳定義表

以下是STM32F103RCT6中支持PWM輸出的引腳及其復用功能定義：

引腳復用說明

1. 高級定時器（TIM1）：

• TIM1的通道1~3（PA8~PA10）支持高級PWM模式，可配置互補輸出（如PA8與PB13配對，PA9與PB14配對，PA10與PB15配對），適用于三相無刷電機驅動等場景。

• 互補輸出需配置死區時間，避免上下橋臂直通。

2. 通用定時器（TIM2~TIM5）：

• TIM2~TIM5的通道均支持標準PWM模式，適用于LED調光、舵機控制等常規應用。

• 例如，TIM2的通道1（PA0）可用于驅動SG90舵機，通過調整CCR值實現0°~180°的角度控制。

3. 引腳驅動能力：

• 部分引腳（如PC13~PC15）驅動能力較弱，僅適用于低負載應用，不適合直接驅動電機或LED。

• 高負載應用需通過驅動電路（如三極管、MOSFET）增強驅動能力。

三、PWM功能配置步驟

以下是配置STM32F103RCT6 PWM輸出的基本步驟（以TIM2通道1為例）：

1. 硬件連接

• 將PWM輸出引腳（如PA0）連接至負載（如LED、電機驅動模塊）。

• 確保負載電源與MCU電源共地。

2. 初始化時鐘

使能TIM2和GPIOA的時鐘：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

3. 配置GPIO為復用推挽輸出

將PA0配置為TIM2_CH1的復用推挽輸出：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

4. 配置TIM2為PWM模式

設置自動重裝載值（ARR）和預分頻器（PSC），計算PWM頻率：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 899; // ARR值  

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // PSC值  

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

• PWM頻率計算公式：f_PWM = 72MHz / ((PSC + 1) * (ARR + 1))

• 例如，PSC=0，ARR=899時，PWM頻率為80kHz。

5. 配置PWM輸出通道

設置TIM2通道1為PWM模式2，輸出極性為高：

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比為0  

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

6. 使能PWM輸出

開啟主輸出使能（MOE）和ARR預裝載：

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);

TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

7. 動態調整占空比

• 通過修改CCR值調整占空比：

四、PWM應用案例

1. 舵機控制

硬件：SG90舵機、STM32F103RCT6開發板。

原理：SG90舵機通過PWM信號控制角度，周期為20ms（50Hz），脈寬范圍為0.5ms~2.5ms（對應0°~180°）。

代碼示例：

void Servo_SetAngle(float angle) {

uint16_t pwmval = 500 + (angle / 180.0) * 2000; // 脈寬計算  

TIM_SetCompare1(TIM2, pwmval);

}

2. 電機調速

• 硬件：BLDC電機、UB510驅動器、STM32F103RCT6開發板。

• 原理：通過PWM信號控制電機驅動器的SV引腳，占空比范圍為0%~100%，頻率建議為1kHz~20kHz。

• 代碼示例：

3. LED調光

• 硬件：LED、限流電阻、STM32F103RCT6開發板。

• 原理：通過PWM信號控制LED亮度，占空比越高，LED越亮。

• 代碼示例：

五、注意事項

1. 引腳沖突：避免同時啟用同一引腳的不同功能（如USART與PWM）。

2. 時鐘配置：確保APB1/APB2時鐘已正確配置，否則PWM頻率可能異常。

3. 驅動能力：高負載應用需通過驅動電路增強引腳驅動能力。

4. 調試工具：使用示波器或邏輯分析儀監測PWM信號，確保波形正確。

六、總結

STM32F103RCT6的PWM功能通過多個定時器通道實現，支持標準PWM和高級PWM模式，適用于電機控制、LED調光、舵機驅動等多種場景。通過合理配置引腳復用、定時器參數和輸出模式，開發者可以輕松實現高精度的PWM信號輸出。本文詳細介紹了PWM引腳定義、功能配置及實際應用案例，為嵌入式系統開發提供了全面的參考。