什么是 PWM

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）的核心思想很简单：在一个固定周期的方波中，高电平占多长时间是可调的。

占空比 = 有效电平时间 / 周期时间 × 100%

这里的"有效电平"取决于电路设计：

• 有些电路是高电平有效（高电平时 LED 亮）
• 有些电路是低电平有效（低电平时 LED 亮）。CubeMX 中配置 Polarity = Low，代码中用宏 TIM_OCPOLARITY_LOW

通过调节占空比，PWM 可以实现：

• LED 调光：高速闪烁，人眼看到的是平均亮度
• 电机调速：平均电压决定转速
• 音频生成：不同频率产生不同音调

PWM 模式

这里先明确几个缩写：

• ARR（Auto-Reload Register）：自动重装载寄存器，决定计数上限，也就是 PWM 周期
• CCR（Capture/Compare Register）：捕获/比较寄存器，决定电平翻转点，也就是占空比
• CNT（Counter）：当前计数值，每个时钟周期递增

定时器有两种 PWM 输出模式：

最常用的是 PWM 模式 1。

举例（ARR=999，CCR=300，有效电平=低电平）：

PWM 模式 1：

• CNT < 300（0~299）：输出低电平（LED 亮）
• CNT ≥ 300（300~999）：输出高电平（LED 灭）
• → 占空比 30%，LED 亮度约 30%

PWM 模式 2（反向）：

• CNT < 300：输出高电平（LED 灭）
• CNT ≥ 300：输出低电平（LED 亮）
• → 占空比 70%，LED 亮度约 70%

简单总结：CNT 的计数范围是 0 ~ ARR；CCR 决定占空比——PWM 模式 1 下 CNT < CCR 输出有效电平，PWM 模式 2 下 CNT ≥ CCR 输出有效电平。两种模式互为反向。

输出通道

一个定时器有多个独立通道，可以同时输出多路 PWM。比如 TIM2 有 CH1~CH4，TIM1 还额外支持互补输出（CH1N 等）。

同一个定时器的所有通道共享 CNT、ARR、PSC，但每个通道有独立的 CCR，可以设置不同的占空比。此外每个通道都有自己的配置寄存器，极性和 PWM 模式也可以单独设置。

参数计算

频率公式：

PWM频率 = Fclk / (PSC + 1) / (ARR + 1)

• Fclk 是定时器时钟源频率
• PSC 分频后得到计数器的触发频率
• ARR 决定一个周期的计数长度
• PWM 频率就是单位时间内完成的周期数

占空比公式：

占空比 = CCR / (ARR + 1) × 100%

代码实践

代码部分其实非常简单，重点是理解前面的原理：PWM 是怎么产生的、ARR/CCR 的关系等。

初始化

CubeMX 配置 PSC、ARR、极性等参数后，自动生成的代码会通过 HAL_TIM_PWM_ConfigChannel 完成初始化。

启动 PWM

CubeMX 只管初始化，不启动输出，必须手动调用：

1

HAL_TIM_PWM_Start(&htimX, TIM_CHANNEL_X);  // 放在 MX_TIM_Init() 之后

设置占空比

通过修改 CCR 值来动态调节占空比：

1

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimX, TIM_CHANNEL_X, value);

注：如果设置了 CCR > ARR，硬件不会报错，实际效果是占空比被钳位到 100%（整个周期都是有效电平）。逻辑上这通常不是期望行为，注意控制 CCR 的取值范围。