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通过配置STM32F407定时器来实现呼吸灯。

PWM输出就是通过定时器通道对外输出脉宽（即占空比）可调的方波信号，信号频率由定时器自动重装寄存器 ARR 的值决定，占空比由定时器比较寄存器 CCR 的值决定。

PWM模式分为两种，PWM1和 PWM2，具体区别如下表：

下面我们以PWM1模式来讲解，以计数器CNT计数的方向不同还分为边沿对齐模式和中心对齐模式。

1、PWM边沿对齐模式

在递增模式下，计数器从0计数到自动重载值（TIMx_ARR寄存器的内容），然后重新从0开始计数并生成计数器上溢事件，PWM1模式的边沿对齐波形如下所示（ARR=8）：

在边沿对齐模式下，计数器CNT只工作在一种模式下，递增或者递减模式。这里我们以CNT工作在递增模式为例，在图中，ARR=8，CCR=4，CNT从0开始计数，当CNT<CCR的值时，OCxREF为有效的高电平，于此同时，比较中断寄存器CCxIF置位。当CCR<=CNT<=ARR时，OCxREF为无效的低电平。然后CNT又从0开始计数并生成计数器上溢事件，以此循环往复。

2、PWM中心对齐模式

在中心对齐模式下，计数器 CNT 是工作在递增/递减模式下。开始的时候，计数器 CNT 从 0 开始计数到自动重载值减 1(ARR-1)，生成计数器上溢事件；然后从自动重载值开始向下计数到 1 并生成计数器下溢事件。之后从 0 开始重新计数，PWM1模式的中心对齐波形如下：

在图中，ARR=8，CCR=4，第一阶段计数器CNT工作在递增模式下，从0开始计数，当CNT<CCR的值时，OCxREF为有效的高电平，当CCR<=CNT<<ARR时，OCxREF为无效的低电平。第二阶段计数器CNT工作在递减模式，从ARR的值开始递减，当CNT>CCR时，OCxREF为无效的低电平，当CCR>=CNT>=1时，OCxREF为有效的高电平。

中心对齐模式又分为中心对齐模式 1/2/3 三种，具体由寄存器 CR1位CMS[1:0]配置。具体的区别就是比较中断标志位 CCxIF 在何时置 1：中心对齐模式 1 在 CNT 递减计数的时候置 1，中心对齐模式 2 在 CNT 递增计数时置 1，中心对齐模式 3 在 CNT 递增和递减计数时都置1。

呼吸灯，就是指灯光设备的亮度随着时间由暗到亮逐渐增强，再由亮到暗逐渐衰弱，很有节奏感地一起一伏，就像是在呼吸一样，因而被广泛应用于手机、电脑等电子设备的指示灯中，冰冷的电子设备应用呼吸灯后，顿时增添了几分温暖。

要使用STM32控制LED灯实现呼吸灯效果，可以通过输出脉冲的占空比来实现。如下图：

图中列出了周期相同而占空比分别为 100%、80%、50 和 20%的脉冲波形，假如利用这样的脉冲控制 LED 灯，即可控制 LED 灯亮灭时间长度的比例。若提高脉冲的频率，LED 灯将会高频率进行开关切换，由于视觉暂留效应，人眼看不到 LED 灯的开关导致的闪烁现象，而是感觉到使用不同占空比的脉冲控制 LED 灯时的亮度差别。即单个控制周期内，LED 灯亮的平均时间越长，亮度就越高，反之越暗。

要想使用STM32F4的定时器产生PWM输出，需要使用下面三个寄存器（寄存器详细描述请参考STM32F407参考手册）：

• 捕获/比较模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）

Bits 6:4：此部分为模式设置位，可以配置成7种模式，我们使用的是PWM模式，所以这3位必须设置位110/111。

Bits 1:0：此部分为通道方向选择位，用于设置通道的方向（输入/输出）默认设置为0，就是设置通道作为输出使用。

• 捕获/比较使能寄存器（TIMx_CCER）

• 捕获比较寄存器（TIMx_CCR1~4）

在输出模式下，该寄存器的值与CNT的值比较，根据比较结果产生相应动作。利用这点，我们通过修改这个寄存器的值，就可以控制PWM的输出脉宽了。

呼吸灯程序如下：

TIM_HandleTypeDef TIM_Handle; // 定时器初始化结构体变量
TIM_OC_InitTypeDef TIM_OC_Handle; // 定时器输出初始化结构体变量

// 定时器输出PWM初始化
void TIM_PWM_Init(void)
{
	    // 定时器初始化
	    TIM_Handle.Channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1; // 通道1
	    TIM_Handle.Instance = TIM14; // 选择定时器14
	    TIM_Handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 时钟1分频
	    TIM_Handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 向上计数模式
	    TIM_Handle.Init.Period = 500; // 自动重装载值
	    TIM_Handle.Init.Prescaler = 168; // 预分频系数
	    HAL_TIM_PWM_Init(&TIM_Handle); // 初始化定时器
	
	    // 定时器输出PWM初始化
	    TIM_OC_Handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; // 模式选择PWM1
	    TIM_OC_Handle.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW; // 输出比较极性为低
	    TIM_OC_Handle.Pulse = 250; // 设置比较值，此值用来确定占空比，默认比较值为自动重装载值的一半，即占空比为50%
	    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&TIM_Handle, &TIM_OC_Handle, TIM_CHANNEL_1); // 配置PWM输出
	
	    HAL_TIM_PWM_Start(&TIM_Handle, TIM_CHANNEL_1); // 开始PWM输出
}

// 定时器使用引脚初始化
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	    GPIO_InitTypeDef GPIO_Handle; // GPIO初始化结构变量
	
	    if(htim->Instance == TIM14)
	    {
		    __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能GPIO
		    __HAL_RCC_TIM14_CLK_ENABLE(); // 使能定时器
		
		    GPIO_Handle.Pin = GPIO_PIN_9; // PF9
		    GPIO_Handle.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用 推挽模式
		    GPIO_Handle.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻
		    GPIO_Handle.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 高速
		    GPIO_Handle.Alternate = GPIO_AF9_TIM14; // 将GPIO复用为定时器14
		    HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_Handle); // 初始化GPIO
	    }
}
// 设置定时器输出占空比
void TIM_SetPluse(uint32_t pluse)
{
	    TIM14->CCR1 = pluse; // 设置占空比
}

main.c程序如下：

uint16_t pulse; // 占空比
uint8_t dir = 1; // 占空比增长的方向
int main(void)
{
	    CLOCLK_Init(); // 初始化系统时钟
	    TIM_PWM_Init(); // 定时器输出PWM初始化
	
	    while(1)
	    {
		    if(dir) pulse++; // dir==1  占空比递增
		    else    pulse--; // dir==0  占空比递减
		    if(pulse > 300) dir = 0; // 占空比到达300后，开始递减
		    if(pulse == 0) 	dir = 1; // 占空比到达0后，开始递增
		    TIM_SetPluse(pulse); // 设置定时器占空比
		    HAL_Delay(10); // 延时10ms   
	    }
}

实验现象：

将程序下载到开发板中，我们可以看到LED1灯由暗到亮，然后又从亮变到暗。

参考文章链接：

https://www.cnblogs.com/firege/p/5805894.html

参考资料：正点原子 STM32F4开发指南-库函数版本_V1.1.pdf