通俗易懂の入门SPWM教程_极性_存放器

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之前在PWM的文章中先容过，基本事理便是面积等效事理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，厥后果基本相同。

换句话说便是通过一系列形状不同的窄脉冲旗子暗记，相对合时光的积分相等(面积相等)，其终极效果相同；

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以是SPWM便是输入一段幅值相等的脉冲序列去等效正弦波，因此输出为高的脉冲韶光宽度基本上呈正弦规律变革；

（图片来自网络侵删）

这里常日利用的采样方法是：自然采样法和规则采样法；

自然采样法

自然采样法是用须要调制的正弦波与载波锯齿波的交点，

来确定终极PWM脉冲所须要输出的韶光宽度，终极由此生成SPWM波；

详细如下图所示，这里会对局部①部分进行大略剖析，下面进一步先容；

SPWM波形

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局部①的情形如下图所示；大略剖析一下全体图形的情形；

锯齿波和调制正弦波的交点为A和B；因此A点所需韶光为T1，B点所需韶光为T2；以是在该周期内，PWM所须要的脉冲韶光宽度Ton知足：终极结论便是，只哀求出A点和B点位置，就可以求出；

自然采样法

这里对付求解A，B位置的推导不做先容，但是打算量比较大，因此在微处理器中进走运算会占用大量资源，下面再先容另一种优化的采样方法：规则采样法。

规则采样法

根据载波PWM的电压极性，一样平常可以分为单极性SPWM和双极性SPWM；下面进一步先容；

单极性

单极性SPWM在正弦波的正版周期，PWM只有一种极性，在正弦波的负半周期，PWM同样只有一种极性，但是与正半周期正好相反，详细如下图所示；

下面取正弦波的正半周期的情形进行剖析；

单极性SPWM

正弦波的正半周期整体如下所示；由图中我们可以知道以下几点；

载波PWM的周期为T；线段BO为当前这个等腰三角形的垂线；线段BO与正弦曲线相较于点A；以是在该周期内，PWM所须要的脉冲韶光宽度Ton知足：

单极性正半周期

详细的推导过程如下：

第一步：由于O点的位置比较好确认，因此，线段第二步：这里载波锯齿波的最大幅值为1，因此线段第三步：根据初中学过的相似三角形定理，知足：

终极简化得到：

这里对载波的幅值做了归一化处理，如果锯齿波的最大值为，正弦波的幅值最大为，则;

双极性

只要符合面积等效事理，PWM还可以是双极性的，详细如下图所示；这种调制办法叫双极性SPWM，在实际运用中更为广泛。

双极性SPWM

如何编写程序

上面讲到这里PWM的韶光知足：

个中为正弦波幅值，为载波锯齿波幅值；

那么下面以STM32为例，先容以下如何进行程序编写；

首先得先STM32是如何产生PWM？

通过数据手册可以知道，STM32通过TIM输出PWM，这里有几个寄存器；

计数寄存器：CNT比较寄存器：CCR （决定了占空比，决定了脉冲宽度）自动重装寄存器：AAR（决定了PWM的周期）

可能这么说，还是云里雾里的，先看下图；

STM32的PWM产生事理

STM32中PWM的模式有普通的PWM，和中心对齐的PWM，上图利用的便是中心对齐PWM；

产生PWM的过程可以分为以下几个过程；

第一步：配置好TIM，常日时基和ARR都会配置好，这时候PWM的周期就已经被设定好了，其余时基决定了CNT计数寄存器增加一次技能所需的韶光；第二步：刚开始，CNT<CCR，并且CNT开始增加，这时候PWM的输出都是低电平；当CNT>CCR之后，PWM输出为高电平；第三步：当CNT的值即是AAR之后，CNT开始减少，同理CNT<CCR，PWM的输出低电平；当CNT>CCR，PWM输出为高电平；第四步：循环上述三个步骤；

程序中如何实现？

从上述STM32产生PWM的过程中不难创造，知足；

①

上一节推导的公式如下：

②

结合①式和②式，可以得到：

上面公式中用CCR表示CCR寄存器中的值，ARR表示ARR寄存器中的值；

末了须要做的三件事

打算出ARR，一样平常配置TIM定时器的时候能在数据手册找到公式；调制比，也便是的系数；根据③式天生正弦表，然后查表（实时打算由于涉及到较多运算量，以是利用查表，空间换韶光，提高效率），利用PWM的事宜去触发中断，更新下一次CCR的值；

正弦函数表：

const uint16_t indexWave[] = { 0, 9, 18, 27, 36, 45, 54, 63, 72, 81, 89, 98, 107, 116, 125, 133, 142, 151, 159, 168, 176, 184, 193, 201, 209, 218, 226, 234, 242, 249, 257, 265, 273, 280, 288, 295, 302, 310, 317, 324, 331, 337, 344, 351, 357, 364, 370, 376, 382, 388, 394, 399, 405, 410, 416, 421, 426, 431, 436, 440, 445, 449, 454, 458, 462, 465, 469, 473, 476, 479, 482, 485, 488, 491, 493, 496, 498, 500, 502, 503, 505, 506, 508, 509, 510, 510, 511, 512, 512, 512, 512, 512, 512, 511, 510, 510, 509, 508, 506, 505, 503, 502, 500, 498, 496, 493, 491, 488, 485, 482, 479, 476, 473, 469, 465, 462, 458, 454, 449, 445, 440, 436, 431, 426, 421, 416, 410, 405, 399, 394, 388, 382, 376, 370, 364, 357, 351, 344, 337, 331, 324, 317, 310, 302, 295, 288, 280, 273, 265, 257, 249, 242, 234, 226, 218, 209, 201, 193, 184, 176, 168, 159, 151, 142, 133, 125, 116, 107, 98, 89, 81, 72, 63, 54, 45, 36, 27, 18, 9, 0};

中断做事函数：

extern uint16_t indexWave[];extern __IO uint32_t rgb_color;/ 呼吸灯中断做事函数 /void BRE_TIMx_IRQHandler(void){ static uint16_t pwm_index = 0; //用于PWM查表 static uint16_t period_cnt = 0; //用于打算周期数 static uint16_t amplitude_cnt = 0; //用于打算幅值等级 if (TIM_GetITStatus(BRE_TIMx, TIM_IT_Update) != RESET) //TIM_IT_Update { amplitude_cnt++; //每个PWM表中的每个元素有AMPLITUDE_CLASS个等级， //每增加一级多输出一次脉冲，即PWM表中的元素多利用一次 //利用256次，根据RGB颜色分量设置通道输出 if(amplitude_cnt > (AMPLITUDE_CLASS-1)){ period_cnt++; //每个PWM表中的每个元素利用period_class次 if(period_cnt > period_class){ //标志PWM表指向下一个元素 pwm_index++; //若PWM表已到达结尾，重新指向表头 if( pwm_index >= POINT_NUM){ pwm_index=0; } //重置周期计数标志 period_cnt = 0; } //重置幅值计数标志 amplitude_cnt=0; }else{ //每个PWM表中的每个元素有AMPLITUDE_CLASS个等级， //每增加一级多输出一次脉冲，即PWM表中的元素多利用一次 //根据RGB颜色分量值，设置各个通道是否输出当前的PWM表元素表示的亮度 //红 if(((rgb_color&0xFF0000)>>16) >= amplitude_cnt) { //根据PWM表修正定时器的比较寄存器值 BRE_TIMx->BRE_RED_CCRx = indexWave[pwm_index]; }else{ //比较寄存器值为0，通道输出高电平，该通道LED灯灭 BRE_TIMx->BRE_RED_CCRx = 0; } //绿 if(((rgb_color&0x00FF00)>>8) >= amplitude_cnt){ //根据PWM表修正定时器的比较寄存器值 BRE_TIMx->BRE_GREEN_CCRx = indexWave[pwm_index]; }else{ //比较寄存器值为0，通道输出高电平，该通道LED灯灭 BRE_TIMx->BRE_GREEN_CCRx = 0; } //蓝 if((rgb_color&0x0000FF) >= amplitude_cnt){ //根据PWM表修正定时器的比较寄存器值 BRE_TIMx->BRE_BLUE_CCRx = indexWave[pwm_index]; }else{ //比较寄存器值为0，通道输出高电平，该通道LED灯灭 BRE_TIMx->BRE_BLUE_CCRx = 0; } //必须要打消中断标志位 TIM_ClearITPendingBit (BRE_TIMx, TIM_IT_Update); } }}

原文作者：果果小师弟

原文标题：普通易懂の入门SPWM教程

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/RvdgLpUW8NwUyt4Oj-r0IQ