Keil5使用教程STM32：PWM控制电机通俗解释-育师

Keil5实战STM32：手把手教你用PWM精准控制电机

你有没有遇到过这样的问题——想让小车跑得快一点，风扇转得慢一点，结果调电压不是烧了驱动就是噪音大得像拖拉机？别急，今天我们就来解决这个经典难题。

在嵌入式开发中，脉宽调制（PWM）是控制电机速度的“黄金标准”。它不像传统模拟调压那样靠电阻分压耗能发热，而是通过快速开关电源，用“平均电压”来调节功率。听起来有点抽象？没关系，咱们一步步拆开讲清楚。

本文将以STM32F103C8T6为例，结合Keil MDK-ARM（Keil5）开发环境，从零开始搭建一个完整的PWM控制系统，让你不仅能生成波形，还能真正驱动起一台直流电机。

为什么选STM32做PWM控制？

先说结论：硬件定时器 + Keil5生态 = 高效稳定的电机控制方案。

STM32系列MCU内部集成了多个通用和高级定时器（如TIM2、TIM3、TIM1），这些定时器不仅可以计时、测频，还能直接输出高精度的PWM信号。最关键的是——这一切都是硬件实现，不需要CPU干预，也不会因为程序卡顿导致波形失真。

再加上Keil µVision5这套成熟的开发工具链，从代码编辑、编译到下载调试一气呵成，特别适合初学者上手，也满足工程师对稳定性的要求。

所以，如果你正在做智能车、无人机、电动工具或者智能家居项目，掌握这套“STM32 + PWM + Keil5”的组合技，绝对是加分项。

PWM是怎么控制电机的？一句话讲明白

我们常说“占空比越大，电机越快”，但背后的原理到底是什么？

想象一下你在用水管浇花：
- 如果你一直开水龙头，水流最大；
- 如果你每秒只开半秒、关半秒，平均下来水流量就是一半。

PWM就相当于这种“快速开关”的操作。给电机供电不是持续不断的直流电，而是一连串方波：

波形频率固定（比如1kHz）
高电平的时间长短可变 → 占空比变化
平均电压 = 电源电压 × 占空比

举个例子：

假设供电是12V，PWM频率为1kHz，占空比设为30%，那么电机感受到的等效电压就是12V × 30% = 3.6V，自然转得慢；
调到80%，等效电压变成9.6V，电机就越跑越快。

而且由于是开关状态工作，MOSFET或驱动芯片损耗极小，效率远高于线性调压。

STM32怎么产生PWM？核心靠两个寄存器

PWM不是凭空来的，它的生成依赖于STM32定时器中的两个关键角色：

✅ ARR（Auto Reload Register）——决定频率

也就是自动重载值，它决定了计数器多久循环一次。
公式如下：

PWM频率 = 定时器时钟 / (ARR + 1)

例如，TIM1时钟为72MHz，经过预分频后变为1MHz，设置ARR=999，则周期为1000个时钟节拍 → 1kHz PWM。

✅ CCR（Capture/Compare Register）——决定占空比

这是比较寄存器，当计数器CNT达到CCR值时，输出翻转。

占空比 = (CCR + 1) / (ARR + 1) × 100%

还是上面的例子，ARR=999，若CCR=250，则占空比为25%。

⚠️ 注意：虽然数学上是(CCR+1)/(ARR+1)，但在实际配置中，通常直接按比例赋值即可，库函数会自动处理边界。

实战第一步：GPIO引脚要配成“复用功能”

PWM信号是从哪里出来的？当然是MCU的IO口。但普通的IO不能直接输出PWM，必须把它设置为外设复用模式。

以最常见的PA8 引脚输出 TIM1_CH1为例：

void GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 启用GPIOA和AFIO时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // 配置PA8为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 最高速度 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); }

📌 关键点解释：
-GPIO_Mode_AF_PP：表示该引脚不再作为普通IO使用，而是连接到某个内置外设（这里是TIM1），并且以推挽方式输出，驱动能力强。
- 必须开启AFIO时钟！否则复用功能无法启用。
- 推荐速度设为50MHz，减少上升沿延迟，提升波形质量。

💡 小贴士：不同引脚支持的定时器通道不一样，务必查数据手册确认映射关系。比如PB6可以复用为TIM4_CH1，PA0可用于TIM2_CH1。

第二步：配置定时器，让它发出PWM波

接下来就是重头戏——初始化定时器。我们继续用TIM1来输出PWM，目标是：1kHz频率，初始50%占空比。

void Timer_PWM_Init(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 使能TIM1时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); // 设置预分频器：72MHz → 1MHz TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; // (72MHz / 72) = 1MHz TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; // 周期值 → 1kHz TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); // 配置通道1为PWM模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500; // 初始占空比50% TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); // 高级定时器必须开启主输出 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); // 启动定时器 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); }

🔧 参数详解：
-Prescaler = 71：将72MHz系统时钟分频为1MHz（每滴答1μs）
-Period = 999：计数到999后归零，共1000次 → 1ms周期 → 1kHz
-Pulse = 500：CNT < 500时输出高电平 → 占空比50%
- 使用PWM模式1：向上计数时，小于CCR为高，符合常规逻辑
-TIM_CtrlPWMOutputs()：只有TIM1/TIM8这类高级定时器需要调用此函数才能输出

✅ 至此，PA8脚就会稳定输出1kHz、50%占空比的PWM波了！

如何动态调节速度？改CCR就行！

最酷的地方来了：运行过程中随时修改占空比，无需重启定时器。

比如你想把速度降到30%，只需要一行代码：

TIM_SetCompare1(TIM1, 300); // 改变CCR1值

同样地，升到80%：

TIM_SetCompare1(TIM1, 800);

是不是超级方便？你可以把它放进主循环里，根据按键、串口指令甚至PID算法实时调整。

🧠 拓展思路：
- 加个电位器读ADC，实现无级调速旋钮
- 接编码器反馈，构成闭环恒速控制系统
- 多通道联动，控制两台电机同步运转

Keil5工程怎么建？新手也能五分钟搞定

现在回到开发环境本身。很多人被Keil5的界面吓退，其实只要记住几个关键步骤，新建工程就像搭积木一样简单。

🛠️ 创建工程流程（基于标准外设库）

打开Keil μVision5
Project → New uVision Project→ 保存工程名
选择芯片型号：STMicroelectronics → STM32F103C8
自动弹出是否添加启动文件，选“Yes”
添加必要文件：
-startup_stm32f10x_md.s（启动文件）
-system_stm32f10x.c（系统初始化）
- 标准外设库.c文件（rcc.c, gpio.c, tim.c 等）
包含头文件路径：Options → C/C++ → Include Paths
编写主函数，调用上述初始化函数

🔧 编译与下载设置

Output选项卡：勾选 “Create HEX File” → 方便烧录
Debug选项卡：选择 “ST-Link Debugger”
Utilities选项卡：勾选 “Update Target before Debugging”

💡 提示：如果使用STM32CubeMX生成初始化代码，可以直接导入.ioc文件，Keil会自动生成配置，省去手动编写过程。

实际接线与调试技巧

代码写好了，怎么验证效果？

🔌 典型连接方式

[STM32 PA8] → [PWM输入] ↓ [L298N 或 MOSFET模块] ↓ [直流电机] ↓ [GND共地]

⚠️ 注意事项：
- 务必共地！STM32和驱动板电源地要连在一起
- 若使用外部电源驱动电机，请确保逻辑地相连
- 不建议直接用IO驱动电机，一定要加驱动电路（如H桥）
- PWM频率建议在1kHz~20kHz之间：太低有嗡鸣声，太高增加开关损耗

🕵️‍♂️ 调试小技巧

用示波器看PA8波形，检查频率和占空比是否正确
没有示波器？可以用LED串联电阻接到PA8，观察亮度变化
如果没输出，优先检查：
是否开启了对应外设时钟？
GPIO模式是否设为AF_PP？
高级定时器有没有调用TIM_CtrlPWMOutputs()？

这套方案强在哪？不只是教学玩具

你以为这只是实验室里的demo？错了，这套架构广泛应用于真实产品中：

应用场景	技术体现
智能小车	双路PWM控制左右轮差速转向
无人机电调	高频PWM驱动无刷电机
家电风扇调速	MCU+PWM+光耦隔离实现静音调速
工业伺服系统	结合编码器形成闭环精密控制

而且得益于STM32强大的生态系统和Keil5成熟的调试能力，开发者可以轻松实现：
- 实时监控变量变化
- 设置断点分析执行流程
- 查看寄存器状态排查故障

研发周期大幅缩短，bug定位更高效。