PWM的全稱是脈沖寬度調(diào)制（Pulse-width modulation），是通過(guò)將有效的電信號(hào)分散成離散形式從而來(lái)降低電信號(hào)所傳遞的平均功率的一種方式；
    所以根據(jù)面積等效法則，可以通過(guò)對(duì)改變脈沖的時(shí)間寬度，來(lái)等效的獲得所需要合成的相應(yīng)幅值和頻率的波形；
    具體如下圖所示；

   

    由上圖可知，脈沖寬度調(diào)制使用一個(gè)脈沖寬度會(huì)被調(diào)制的方波，并且波型的平均值會(huì)有所變化。
    如果我們考慮一個(gè)周期為  的脈沖波  ，低值 ，高值為  ，跟占空比(duty cycle)，此波的平均值為：
    當(dāng)  是一個(gè)脈沖波，它的值在  是  而在 是
    上式的描述可以變?yōu)椋?br>    以上公式可以在很多狀況下被簡(jiǎn)化，當(dāng)  及 。
    從這里可以看出，波型的平均值非常明顯地直接與占空比  有關(guān)。
    占空比：
    圖中存在三種占空比狀態(tài)，25%，50%和75%占空比狀態(tài)，不難發(fā)現(xiàn)，假設(shè)占空比為D，則滿足：
    其中是PWM的周期，通常和載波的周期相同；
    PWM是如何實(shí)現(xiàn)？
    PWM實(shí)現(xiàn)的原理是通過(guò)鋸齒波/三角波（載波）所需要合成的波形（調(diào)制波）進(jìn)行比較，然后確定PWM所需要輸出的極性，通常是ON或者是OFF，因?yàn)橐话愣际亲饔玫?a target="_blank">開(kāi)關(guān)元器件上；如下圖所示；

    

    振蕩器和比較器
    振蕩器輸出的鋸齒波和參考值  進(jìn)行比較，然后就可以輸出PWM波形了；
    在matlab的simulink中搭建了一下仿真，具體如下圖所示；

    

    simulink
    終輸出波形如下：

    

    50%占空比
    這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下：
    鋸齒波（圖中橙色波形）為10，然后我希望輸出平均為5的波形（圖1中紅色的水平直線）；
    那么通過(guò)比較，當(dāng)鋸齒波小于5時(shí)；PWM輸出低電平，即為OFF；
    當(dāng)鋸齒波大于5時(shí)，PWM輸出高電平，即為ON；
    所以再換一個(gè)思路，如果我希望輸出一個(gè)電壓逐漸升高的波形呢，該如何設(shè)計(jì)呢？
    其實(shí)很簡(jiǎn)單，只要把需要調(diào)制的波形設(shè)置為斜坡輸出的波形就可以了，具體如下圖所示；

 

    占空比逐漸增大
    可以看到，終占空比逐漸從0%增大到100%；
    然后我們繼續(xù)想，能不能調(diào)制出其他的波形，比如調(diào)制一個(gè)正弦波sin wave，那也就是我們常說(shuō)的SPWM，其實(shí)是可以的，具體如下圖所示；

    

    SPWM
    分類(lèi)
    參考STM32中PWM的配置，根據(jù)載波波形的形狀，假設(shè)三角波值是10，那么它的變化過(guò)程可能存在以下兩種情況：
    完整周期包括兩個(gè)過(guò)程，先遞增，再遞減：
   
    少
    ，這種也叫中央對(duì)齊PWM；
    完整周期只有遞增過(guò)程：
   
    中央對(duì)齊PWM
    脈沖波的中心將會(huì)被固定在時(shí)間窗格的中心，同時(shí)脈沖波的兩邊可以移動(dòng)，使得波的寬度被延伸或壓縮，具體如下圖所示；

   

    中央對(duì)齊PWM
    另一種類(lèi)型的PWM脈沖波形如下圖所示；

   

    程序?qū)崿F(xiàn)
    現(xiàn)在的MCU大部分都自帶硬件PWM發(fā)生器，即配置好相應(yīng)的寄存器，就能直接產(chǎn)生PWM，下面的例子基于NUCLEO-F767ZI，通過(guò)cubemx配置了三路PWM輸出，然后實(shí)現(xiàn)了呼吸燈的效果；
    int main(void)
    {
    HAL_Init();
    MX_GPIO_Init();
    MX_TIM4_Init();
    MX_TIM3_Init();
    MX_TIM12_Init();
    int32_t time_stamp = 0;
    int32_t time_stamp_old = 0;
    int32_t ccr_val = 0;
    uint8_t add_flag = 1;
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_2);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim12, TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_3);
    while (1)
    {
    time_stamp = HAL_GetTick();
    if(time_stamp - time_stamp_old > 5){
    time_stamp_old = time_stamp;
    if(add_flag){
    ccr_val+=25;
    if(ccr_val >= 0xFFFF){
    ccr_val = 0xFFFF;
    add_flag = 0;
    }
    }else{
    ccr_val-=25;
    if(ccr_val <= 0){
    add_flag = 1;
    ccr_val = 0;
    }
    }
    TIM4->CCR2 = ccr_val;
    TIM12->CCR1 = ccr_val;
    TIM3->CCR3 = ccr_val;
    }
    }
    }
    整體效果如下：

    

    呼吸燈
    通過(guò)示波器看其中的一路PWM輸出的占空比也是隨時(shí)間變化；
    PWM變化情況
    總結(jié)
    本文簡(jiǎn)單介紹了PWM的原理，以及如何產(chǎn)生PWM，可以通過(guò)鋸齒波作為載波和調(diào)制波經(jīng)過(guò)比較強(qiáng)，產(chǎn)生相應(yīng)的PWM輸出波形，結(jié)合STM32實(shí)現(xiàn)了一個(gè)呼吸燈的簡(jiǎn)單程序。