13.5 通用定时器项目：旋转编码器控制LED亮度

本实验通过STM32的TIM2定时器（编码器模式）读取旋转编码器信号，结合TIM3的PWM输出，实现LED亮度调节与颜色切换功能。
核心功能：

• 编码器计数：旋转编码器调节PWM占空比（0~100），控制LED亮度。
• 按键切换：按下编码器按键切换红、绿、蓝三色LED通道。
• OLED显示：实时显示当前计数值（Encoder_cnt）。

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13.5.1 硬件电路设计

旋转编码器连接

• 引脚分配：
  • A相（TIM2_CH1） → PA15
  • B相（TIM2_CH2） → PB3
  • 按键（KEY） → PB4（内部上拉）
• 滤波电路：C20、C22、C27用于抑制信号抖动，R15、R19为上拉电阻。

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13.5.2 STM32CubeMX配置

1. 工程基础配置

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

2. TIM2编码器模式配置

1. 模式选择：Encoder Mode TI1（仅在通道1边沿计数）。
2. 参数设置：
   • 预分频器（PSC）：2-1 → 时钟频率36MHz
   • 输入滤波（Filter）：15（抑制噪声）
   • 极性：
     • 通道1（Rising Edge）
     • 通道2（Falling Edge）

3. TIM3 PWM模式配置

• 通道：TIM3_CH2（PA7）、TIM3_CH3（PB0）、TIM3_CH4（PB1）。
• 参数：
  • 预分频器（PSC）：720-1 → PWM频率100Hz
  • 自动重装载值（ARR）：100-1 → 占空比范围0%~100%

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13.5.3 软件设计

1. TIM2初始化（代码清单13‑6）

static void MX_TIM2_Init(void) {
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 2-1;       // 预分频2，时钟36MHz
  htim2.Init.Period = 65535;        // 计数器最大值（16位）
  TIM_Encoder_InitTypeDef sConfig = {
    .EncoderMode = TIM_ENCODERMODE_TI1, // 编码器模式TI1
    .IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING,
    .IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_FALLING, // 通道2极性反向
    .IC1Filter = 15,                // 输入滤波
    .IC2Filter = 15
  };
  HAL_TIM_Encoder_Init(&htim2, &sConfig); // 初始化编码器
}

2. 主循环逻辑（代码清单13‑7）

int Encoder_cnt = 0;   // 编码器计数值
int Channel_index = 0; // 当前PWM通道索引
uint32_t Channels[3] = {TIM_CHANNEL_2, TIM_CHANNEL_3, TIM_CHANNEL_4};

int main(void) {
  // 初始化外设
  HAL_Init();
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_I2C1_Init();
  OLED_Init();
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_ALL); // 启动编码器
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, Channels[Channel_index]); // 启动PWM

  while (1) {
    Encoder_cnt = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); // 读取计数值
    // 限制计数值范围0~100
    if (Encoder_cnt > 100) {
      Encoder_cnt = 100;
      __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 100);
    }
    // 按键检测：切换LED颜色
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET) {
      HAL_Delay(10); // 消抖
      if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET) {
        HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, Channels[Channel_index]);
        Channel_index = (Channel_index + 1) % 3; // 切换通道
        HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, Channels[Channel_index]);
      }
      while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET);
    }
    // 更新PWM占空比
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, Channels[Channel_index], Encoder_cnt);
    // OLED显示计数值
    sprintf(message, "Encoder_cnt:%d", Encoder_cnt);
    OLED_NewFrame();
    OLED_PrintString(1, 1, message, &font16x16, OLED_COLOR_NORMAL);
    OLED_ShowFrame();
  }
}

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13.5.4 下载验证

现象与步骤

1. 烧录程序：通过ST-LINK下载代码至开发板。
2. 功能验证：
   • 旋转编码器：顺时针旋转增加Encoder_cnt，逆时针减少（范围0~100）。
   • LED亮度：计数值越大，当前通道LED越亮。
   • 按键切换：按下按键切换红、绿、蓝三色LED通道。
3. OLED显示：实时显示当前计数值（如Encoder_cnt:77）。

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关键说明：

• 编码器计数方向：通过设置通道2极性为Falling Edge，确保顺时针旋转时计数值递增。
• 占空比映射：Encoder_cnt直接映射为PWM的CCR值，范围0~100对应亮度0%~100%。
• 消抖逻辑：按键检测加入10ms延时，避免误触发。