STM32脉冲发生器

项目简介

本工程基于 STM32F103 实现参数化精准 PWM 脉冲输出，核心采用硬件主从定时器级联，发波、计数全硬件执行，CPU 仅处理指令解析与收尾，兼顾高精度、高频稳定性、低资源占用。支持参数：频率 1Hz-1MHz、占空比 0-100%、脉冲个数 N 个 / 持续输出、初始相位 0-360°；双通道 PA8/PA9 同步输出，参数一致。

项目功能

参数全可控：频率、占空比、脉冲数、相位自由配置
双通道同步：PA8（TIM1_CH1）、PA9（TIM1_CH2）同步输出
高频稳定：50kHz-1MHz 分层特判，最小高电平约 100ns
相位精准可控：0-360° 初始相位延迟，硬件周期偏移实现
双指令模式：脉冲触发 + 定时触发，适配自动输出
硬件精准计数：CPU 零负载，无软件延迟，脉冲个数零误差
状态指示：PC13 系统灯、PB0 脉冲提示灯，直观反馈

串口屏二进制指令协议

1.采用 24 字节二进制帧（小端序），帧头 AA55、帧尾 0D0A，两类指令：
脉冲触发指令（F）
帧结构：AA 55 F [频率 4 字节] D [占空比 4 字节] N [脉冲数 4 字节] P [相位 4 字节] 0D 0A
参数范围：频率 1-72000000Hz、占空比 0-100%、脉冲数 0 = 持续输出 / 1-65535、相位 0-360°
示例：AA 55 46 A0 86 01 00 32 00 00 00 05 00 00 00 B4 00 00 00 0D 0A（110kHz、30%、5 个、180°）
2.定时触发指令（O/C）
开启：AA 55 O [使能 1] [间隔秒 4 字节] 0D 0A
关闭：AA 55 C [使能 0] 00 00 00 00 0D 0A
3.参数校验
频率 > 0、占空比≤100、相位≤360、脉冲数≤65535，非法指令直接丢弃。

原理解析说明

1.角色分配
TIM1（主定时器）：PWM 模式，输出指定波形，每个周期产生更新事件 UEV，经 TRGO 输出。
TIM2（从定时器）：从模式，触发源 ITR0（接 TIM1 的 TRGO），硬件统计 UEV 个数，1 个 UEV 对应 1 个 PWM 脉冲，无需 CPU 参与。
2.精准停止逻辑
TIM2 计数到目标脉冲数→触发 CC1 中断→提前将 TIM1 下一周期 CCR 置 0→输出最后完整脉冲→TIM2 溢出触发更新中断→硬件拉低引脚、关停 PWM，消除尾部尖刺。

软件代码与维护与优化

1.软件代码
开发环境：Keil MDK，兼容 STM32F1xx HAL 库
系统框架：FreeRTOS，任务分离（指令接收、发波控制、状态指示）
核心代码：定时器驱动、串口 DMA+IDLE 接收、二进制指令解析、主从级联控制、高频特判、相位补偿、硬件停机逻辑
代码特性：分层设计、职责清晰、注释完整，支持二次开发
开源文件：Core/、Inc/、启动文件、CubeMX 配置文件，完整工程源码
2.重要注意事项
不可删除 total_uevs +=1（相位 / 启动 / 尾部补偿周期）
不可随意修改 TIM1->EGR=TIM_EGR_UG（高频同步关键）
高频 / 低频路径不可混用，避免脉冲异常
3.优化方向
高频阈值宏定义化，便于参数调整
拆分补偿周期变量，逻辑更清晰
800kHz + 独立高频状态机，提升稳定性

高频与相位关键技术

1.高频分层特判
50kHz+：插入启动空周期，修正首脉冲偏宽
500~800kHz：提前 1 周期中断拦截，避免关断延迟
800kHz+：高频阻塞式关断，放弃中断依赖
960kHz + 单脉冲：极限同步路径，直接阻塞收尾
2.相位实现原理
相位通过周期偏移实现：先将 CCR 置 0→手动配置计数器偏移→写入目标 CCR，延迟 1 个周期启动 PWM；单通道相位需双通道示波器（串口 / 连续 PWM 作参考）验证。