13.4 通用定时器项目：PWM呼吸灯

本实验通过STM32的TIM3定时器实现三色LED呼吸灯效果，结合PWM占空比动态调节与中断控制，实现颜色渐变与切换。
核心功能：

• PWM呼吸灯：亮度从0%渐变至100%，再渐变为0%。
• 颜色轮换：红、绿、蓝三色LED周期性切换。
• OLED显示：实时显示当前激活的LED颜色。

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13.4.1 硬件电路设计

三色LED连接

• 引脚分配：
  • PA7 → TIM3_CH2（蓝色LED）
  • PB0 → TIM3_CH3（红色LED）
  • PB1 → TIM3_CH4（绿色LED）
• 限流电阻：防止LED过流损坏。

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13.4.2 STM32CubeMX配置

1. 工程基础配置

• 芯片型号：STM32F103C8T6
• 主频：72MHz
• 调试接口：SWD

2. TIM3定时器配置

1. 时钟源：内部时钟（72MHz）
2. PWM通道：
   • 启用TIM3_CH2、TIM3_CH3、TIM3_CH4
   • 模式：PWM Mode 1
   • 极性：高电平有效
3. 参数设置：
   • 预分频器（PSC）：720-1 → 分频后时钟频率100kHz
   • 自动重装载值（ARR）：100-1 → PWM周期1ms
   • 初始占空比（Pulse）：50%

3. 中断配置

• 启用TIM3更新中断（计数器溢出触发）。

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13.4.3 软件设计

1. TIM3初始化（代码清单13‑3）

static void MX_TIM3_Init(void) {
  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 720-1;       // 预分频720，时钟100kHz
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数
  htim3.Init.Period = 100-1;          // 周期1ms
  htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  // 配置PWM通道参数
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {
    .OCMode = TIM_OCMODE_PWM1,
    .Pulse = 50,                      // 初始占空比50%
    .OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH // 高电平有效
  };
  // 初始化通道2/3/4
  HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2);
  HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3);
  HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4);
}

2. 主循环逻辑（代码清单13‑4）

int main(void) {
  // 初始化外设
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_I2C1_Init();
  OLED_Init();
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 启动定时器中断

  while (1) {
    // 呼吸灯效果：占空比0%→100%→0%
    for (int i=0; i<100; i++) {
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, i);
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, i);
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_4, i);
      HAL_Delay(10); // 渐变速度控制
    }
    for (int i=99; i>=0; i--) {
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, i);
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, i);
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_4, i);
      HAL_Delay(10);
    }
    Led++; // 切换颜色
  }
}

3. 中断回调函数（代码清单13‑5）

volatile int Led = 0;
char message[20];

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
  if (htim == &htim3) {
    switch (Led % 3) {
      case 0: // 红色LED激活
        sprintf(message, "Led:Red");
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3); // 红
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_2);  // 蓝
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_4);  // 绿
        break;
      case 1: // 绿色LED激活
        sprintf(message, "Led:Green");
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_4); // 绿
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_3);  // 红
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_2);  // 蓝
        break;
      case 2: // 蓝色LED激活
        sprintf(message, "Led:Blue");
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2); // 蓝
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_4);  // 绿
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_3);  // 红
        break;
    }
    // OLED刷新显示
    OLED_NewFrame();
    OLED_PrintString(1, 1, message, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
    OLED_ShowFrame();
  }
}

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13.4.4 下载验证

现象与步骤

1. 烧录程序：通过ST-LINK将代码下载至开发板。
2. 运行效果：
   • LED依次显示红、绿、蓝三色呼吸灯效果。
   • OLED同步显示当前颜色（如Led:Red）。
3. 硬件验证：
   • 呼吸灯亮度平滑变化，无闪烁。
   • 颜色切换周期与中断触发同步。

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关键说明：

• PWM周期计算：
  

• 中断触发：每次计数器溢出（1ms）触发颜色切换。

• 占空比控制：通过__HAL_TIM_SET_COMPARE动态修改CCR值实现亮度调节。