STM32单片机实现的正弦PWM波代码

<think>好的，用户想用STM32CubeMX在STM32F103RCT6上生成1000Hz、3.3V幅度、50%占空比的三角波。首先，我得理清楚三角波的生成方法。通常，STM32可以通过DAC和定时器配合来生成波形，但三角波可能需要使用DMA或者定时器触发来自动更新DAC的值。 首先，查看用户提供的引用，特别是引用[4]提到了PWM的实现，可能相关。但三角波和PWM不同，PWM是方波，而三角波需要线性的上升和下降。所以可能需要使用DAC模块，结合定时器来周期性地改变输出值。 接下来，步骤应该是配置DAC和定时器。STM32F103的DAC有几种模式，比如使用DMA自动生成波形，或者用定时器触发DAC转换。用户需要生成1000Hz的三角波，周期是1ms。幅度3.3V的话，DAC的输出范围是0到3.3V，所以需要将三角波的峰值对应到DAC的最大值，即4095（12位分辨率）。占空比50%可能指的是对称的上升和下降时间各占一半，即每个阶段0.5ms。 首先在CubeMX中配置DAC，选择对应的引脚，比如PA4或PA5。然后启用DAC的输出缓冲，可能需要配置为波形生成模式，但STM32F103的DAC是否支持波形生成？查资料发现，STM32F1的DAC不支持内置的波形生成（比如正弦波、三角波），所以需要通过软件或DMA来更新DAC值。 因此，需要配置定时器，以一定的频率触发中断或DMA请求，然后在中断服务函数中更新DAC的输出值。比如，定时器的触发频率决定了波形的步进时间。假设三角波分为256个点，那么每个点的时间间隔为1ms / 256 ≈ 3.90625us，对应的定时器频率为256kHz。但STM32F103的定时器能否达到这么高的频率？可能需要调整分频系数和周期值。 或者，考虑到用户需要的频率是1000Hz，周期1ms，每个周期分为上升和下降各500个采样点（假设），这样每个点的间隔是1ms/(2*500)=1μs，定时器频率为1MHz。但STM32F103的APB1定时器最大频率是72MHz，所以预分频后可以达到所需频率。例如，定时器时钟72MHz，分频71，得到1MHz的计数频率。然后自动重载值设为500，这样每次溢出触发中断，在中断中更新DAC的值。 然后，DAC的输出值需要从0线性增加到最大值（对应3.3V），再线性减少到0，循环往复。每个定时器中断时，改变DAC的输出值。例如，设置一个变量direction，当增加到最大值时，direction变为-1，开始递减，反之亦然。 关于占空比50%，这里可能是指上升和下降时间相等，即对称的三角波，所以占空比的概念可能不适用，但用户提到的话，可能需要确保上升和下降的时间各占一半。 接下来，代码部分需要初始化定时器和DAC，在定时器中断中更新DAC的数据寄存器。同时，使用DMA可能更高效，但需要配置DMA通道，将预先计算好的三角波数组循环传输到DAC。 或者，由于用户可能没有DMA经验，使用中断方式更简单。但需注意中断频率不能太高，否则会占用过多CPU资源。 综上，步骤大致如下： 1. 在CubeMX中配置DAC通道，比如DAC1 Channel1（PA4）。 2. 配置定时器，设置触发频率为所需步进频率，比如每1us触发一次中断（需要计算定时器分频和周期）。 3. 启用DAC的触发模式，由定时器触发转换，但F1的DAC是否支持触发模式？可能需要软件触发，即在定时器中断中手动更新DAC值。 4. 编写中断服务函数，更新DAC的输出值，形成三角波。 可能的问题点在于定时器的配置和中断处理函数的效率。如果使用较高的频率，中断处理必须非常快速，否则会导致波形失真。此时DMA是更好的选择，可以自动传输数据到DAC，无需CPU干预。 另外，用户需要3.3V幅度，这取决于DAC的参考电压。假设Vref+是3.3V，那么DAC的输出范围就是0-3.3V。因此，将DAC的值从0增加到4095再减少到0，即可得到三角波。 现在结合用户提供的引用，引用[4]中使用了PWM和__HAL_TIM_SetCompare函数来改变占空比，但这里需要生成的是三角波，所以方法不同。引用[3]中的输入捕获可能与频率测量有关，但暂时不需要。引用[2]提到定时器的分频设置，可能可以参考如何配置定时器的频率。 所以具体步骤： CubeMX配置： - 启用DAC1 OUT1（PA4），配置为输出缓冲启用，触发方式选择定时器触发（如果支持的话）。否则，可能需要软件触发。 - 配置定时器，比如TIM2，设置预分频和周期值，使得定时器中断频率为2*N*1000Hz，其中N是每个上升或下降阶段的点数。例如，如果每个阶段500个点，总点数1000，那么定时器频率为1000*1000=1MHz，这样每1us触发一次中断，每个周期1000次中断，总时间1ms。 但STM32F103的定时器最大频率是72MHz（如果APB1总线是72MHz）。假设使用TIM2（挂载在APB1），预分频设为71，则定时器时钟为72MHz/(71+1)=1MHz。自动重载值设为0（即每次计数到0时触发更新事件），这样每1us触发一次中断。但这样频繁的中断可能不太现实，容易导致CPU过载。因此，使用DMA方式更合适。 或者，使用更大的步进，减少点数。比如，每个周期200个点，那么定时器频率为200*1000=200kHz，预分频72MHz/200kHz=360-1=359，分频后得到200kHz，自动重载值为500-1=499，这样每5us触发一次中断，每个周期200个点，总时间1ms。 这样在中断中，更新DAC的值，每次增加或减少一个步进量。例如，DAC的最大值是4095，每个阶段100个点，步进量4095/100≈40.95，取整可能影响波形，但用户可能需要整数处理。 或者，使用DMA循环模式，预先生成三角波的数组，通过DMA循环传输到DAC的数据寄存器。例如，生成一个数组包含从0到4095递增，再递减到0的数值，然后设置DMA循环传输这个数组，每次定时器触发DMA传输。这需要配置DAC使用DMA，并且定时器触发DAC转换。 但STM32F1的DAC是否支持DMA？查阅资料，STM32F103的DAC通道1可以使用DMA1通道3，通道2使用DMA1通道4。因此，配置DAC的DMA请求，定时器触发DAC转换，DMA自动传输数据到DAC。 这样的话，步骤如下： 1. 在CubeMX中配置DAC1，启用OUT1，并启用DMA，选择DMA模式为循环，数据宽度为字（DAC是12位，但寄存器是32位，可能需要对齐）。 2. 配置定时器，比如TIM6（基本定时器），设置其触发频率为N*1000Hz，其中N是波形数组的长度。例如，如果三角波数组长度为200，那么定时器频率应为200*1000=200kHz，这样每1ms传输整个数组一次，生成1000Hz的波形。 3. 生成三角波数组，包含0到4095再回到0的数值。 4. 在代码中启动定时器和DAC，DMA会自动传输数据。 这样不需要中断，效率更高。 但用户可能需要具体的步骤，所以需要详细说明CubeMX的配置，包括DAC、定时器、DMA的设置，以及代码示例。 现在，综合以上思路，给出步骤： 步骤一：CubeMX基础配置 - 选择STM32F103RCT6 - 配置时钟树，HSE设为8MHz，PLLCLK设为72MHz 步骤二：DAC配置 - 启用DAC1 Channel1（PA4） - 勾选“Output Buffer” - 触发方式选择“Timer 6 Trigger Out Event”（假设使用TIM6触发） - 启用DAC的DMA，模式为循环，数据宽度为字（根据CubeMX选项） 步骤三：定时器配置（TIM6） - 定时器时钟为72MHz（APB1） - 预分频（Prescaler）设为359，得到72MHz/(359+1)=200kHz - 自动重载值（Counter Period）设为99，这样定时器频率为200kHz/(99+1)=2000Hz，但需要调整以达到N*1000Hz。可能计算有误，需要重新调整。 或者，目标定时器频率为数组长度*波形频率。例如，数组长度为200，波形频率1000Hz，则定时器频率应为200*1000=200kHz。预分频=72MHz / 200kHz -1=360-1=359，自动重载值=0，这样每次计数到0触发更新事件，频率为200kHz。这样DAC每次转换由定时器触发，DMA传输数组中的每个元素，200个点，每个点间隔5us，总周期200*5us=1ms，即1000Hz。 步骤四：DMA配置 - 添加DAC1的DMA请求，方向为存储器到外设，循环模式，数据宽度为字（或半字，根据DAC数据寄存器） 步骤五：生成代码 - 生成初始化代码 步骤六：编写波形数组和启动代码 - 在代码中定义三角波数组，如uint32_t triangleWave[200]; - 填充数组，从0到4095再递减到0 - 启动DAC和定时器，启动DMA传输 然后，用户需要将DAC的输出通过PA4引脚连接到一个运放电路，将0-3.3V转换为所需的幅度，可能不需要，因为DAC本身输出0-3.3V。 现在，针对代码部分，用户需要在main.c中添加波形数组，并启动HAL_DAC_Start_DMA。 例如： 定义数组： #define WAVEFORM_LENGTH 200 uint32_t triangleWave[WAVEFORM_LENGTH]; 在main函数中： // 填充三角波数组 for(int i=0; i<WAVEFORM_LENGTH/2; i++){ triangleWave[i] = (i * 4095) / (WAVEFORM_LENGTH/2 -1); } for(int i=WAVEFORM_LENGTH/2; i<WAVEFORM_LENGTH; i++){ triangleWave[i] = 4095 - ((i - WAVEFORM_LENGTH/2) * 4095) / (WAVEFORM_LENGTH/2 -1); } // 启动DAC DMA传输 HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1, triangleWave, WAVEFORM_LENGTH, DAC_ALIGN_12B_R); 同时，需要确保定时器TIM6已启动： HAL_TIM_Base_Start(&htim6); 这样，DAC会在每次定时器触发时通过DMA获取下一个数组元素，循环输出，形成三角波。 关于占空比50%，这里可能是指上升和下降时间相等，通过对称的数组即可实现。 最后，用户可能需要示波器观察PA4输出的波形，并调整数组长度和定时器配置以得到准确的1000Hz频率。 可能还需要检查DAC的输出缓冲是否影响响应速度，如果波形有失真，可能需要禁用输出缓冲。 综上，这是大致的实现思路和步骤，结合了CubeMX配置和代码示例。</think>### STM32CubeMX生成三角波实现步骤 #### 一、CubeMX基础配置 1. 创建新工程选择STM32F103RCT6芯片 2. 配置时钟树： - HSE时钟源选择8MHz - 启用PLLCLK，配置系统时钟为72MHz[^2] 3. 配置DAC： - 启用`DAC1 OUT1`（对应PA4引脚） - 模式选择`Output Buffer` - 触发源选择`Timer 6 Trigger Out Event`[^4] 4. 配置定时器TIM6： - Prescaler设为`71`（72MHz/(71+1)=1MHz） - Counter Period设为`999`（生成1kHz触发频率） - 触发模式选择`Update Event` 5. 配置DMA： - 添加DAC通道1的DMA请求 - 方向`Memory to Peripheral` - 模式`Circular` - 数据宽度`Word`（与DAC数据寄存器对齐） #### 二、代码实现 ```c /* USER CODE BEGIN PV */ #define WAVE_LEN 200 // 波形点数 uint32_t triWave[WAVE_LEN]; // 三角波数组 void GenerateWaveform(void) { // 生成上升沿数据 for(int i=0; i<WAVE_LEN/2; i++) { triWave[i] = (uint32_t)((i * 4095.0) / (WAVE_LEN/2 - 1)); } // 生成下降沿数据 for(int i=WAVE_LEN/2; i<WAVE_LEN; i++) { triWave[i] = 4095 - (uint32_t)(((i - WAVE_LEN/2) * 4095.0) / (WAVE_LEN/2 - 1)); } } /* USER CODE END PV */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 2 */ GenerateWaveform(); HAL_TIM_Base_Start(&htim6); HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1, triWave, WAVE_LEN, DAC_ALIGN_12B_R); /* USER CODE END 2 */ } ``` #### 三、关键参数说明 1. 频率计算： $$ f_{wave} = \frac{f_{trigger}}{N} = \frac{1kHz}{200} = 50Hz $$ 需调整TIM6参数至： - Prescaler = 35（得到2MHz时钟） - Counter Period = 199（生成10kHz触发频率） 此时实际输出频率： $$ f_{wave} = \frac{10kHz}{200} = 50Hz $$ 2. 幅度调整： - DAC输出范围0-3.3V对应数字量0-4095 - 修改数组最大值可调整幅度，如2047对应1.65Vpp [^1]: STM32CubeMX PWM配置参考 : 定时器分频配置示例 : DAC触发模式实现基础