## PWM

## 判别规则（核心，唯一要记的）

1. **频率看 ARR、占空比看 CCR**：`频率 = CK_PSC / (PSC+1) / (ARR+1)`，`占空比 = CCR / (ARR+1) × 100%`
2. **调亮度/转速/舵机角度 = 改 CCR（占空比）；改频率 = 改 ARR 或 PSC**
3. **场景判别**：要"平滑控制平均输出"（灯亮暗、电机快慢、舵机角度）→ 就是 PWM

一句话：**"ARR 定周期、CCR 定高电平比例；要变亮度改 CCR，要变频率改 ARR。"**

## 抽象描述（一句话本质）

PWM = 快速开关信号（每秒几千上万次），靠"高电平占整个周期的比例"（占空比）控制平均电压 → 灯变暗、电机变慢、舵机转角度。频率决定快不快，占空比决定平均多高。

## 核心概念（先分清三样东西）

| 概念       | 是什么                   | 谁决定           |
| ---------- | ------------------------ | ---------------- |
| **频率**   | 每秒波形循环多少次       | **ARR**（+PSC）  |
| **占空比** | 高电平占一个周期的百分比 | **CCR**          |
| **分辨率** | 占空比能调多细           | ARR 越大分得越细 |

## 两条公式（背下来）

```
频率  Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
占空比 Duty = CCR / (ARR + 1) × 100%
```

- **PSC 预分频**：把 TIM 时钟降下来（CK_PSC 通常是 72MHz 或 APB1×2）
- **ARR**：计数到顶的值 → 定**周期/频率**
- **CCR**：比较值 → 定**高电平占多少**（占空比）

**算例（注意两步除法）**：

- 72MHz，PSC=7199（7200 分频 → 10KHz 计数时钟），ARR=99 → 频率 = 10K/100 = **100Hz**；CCR=50 → 占空比 = **50%**
- 72MHz，PSC=71（72 分频 → 1MHz 计数时钟），ARR=999 → 频率 = 1M/1000 = **1KHz**

> 坑：别把"计数时钟"当成"PWM 频率"，还差最后一步 ÷(ARR+1)。

## 波形怎么出来（PWM 模式 1）

```
CNT 从 0 往上数到 ARR：
  CNT < CCR  → 输出高
  CNT ≥ CCR  → 输出低
周期 = (ARR+1) 个计数；高电平时间 = CCR 个计数
```

- **PWM 模式 1**：前半段（CNT<CCR）高；**模式 2** 反过来（前半段低）
- **影子寄存器（ARPE）**：改 ARR/CCR 时，先写预装载寄存器，**等当前周期结束（更新事件）才生效**。立即生效会导致当前周期中途波形突变、输出毛刺（如 ARR 3→2，CNT 已超新值，计数/比较立即异常）——不是跑飞，是波形烂

## 呼吸灯本质

占空比从 0% 渐变到 100% 再回来——**只调 CCR，不动 ARR**（频率不变，亮度平滑渐变）。平均电压 = 占空比 × 峰值电压，所以占空比变了亮度就变。

## 正反例（建立直觉）

- **正例1**：呼吸灯 → 只改 CCR（占空比渐变），ARR 不动
- **正例2**：电机调速 → 改 CCR 控制平均电压 → 转速
- **正例3**：舵机角度 → 靠不同占空比映射不同角度
- **反例1**：想提高频率却增大 ARR → 错，频率 = CK/(PSC+1)/(ARR+1)，增大 ARR 频率变小
- **反例2**：以为频率越高灯越亮 → 错，亮暗由占空比决定，频率只管"闪不闪"
- **反例3**：改 ARR/CCR 立即生效改到一半 → 波形毛刺，要用影子寄存器

## 易混对比

### ARR vs CCR vs PSC

|     | 管什么       | 影响                |
| --- | ------------ | ------------------- |
| PSC | 计数时钟分频 | 频率（粗调）        |
| ARR | 计数到顶值   | 频率/周期（精确）   |
| CCR | 比较值       | 占空比（亮暗/转速） |

### 占空比 vs 频率

|        | 决定什么                     | 场景               |
| ------ | ---------------------------- | ------------------ |
| 占空比 | 平均电压（亮暗/转速/角度）   | 呼吸灯、调速、舵机 |
| 频率   | 波形快慢（闪不闪、能否平滑） | 频率太低灯会闪     |

## 变体验证（3 题，全过=学会）

1. 计算：72MHz、PSC=7199、ARR=99、CCR=50 → 频率 = 72M/7200/100 = **100Hz**，占空比 = 50/100 = **50%**
2. 陷阱题："想提高频率应该增大 ARR" → **错**，增大 ARR 频率变小，要提高频率减小 ARR 或 PSC
3. 陷阱题："PWM 频率越高 LED 越亮" → **错**，亮暗由占空比决定，频率只管闪不闪

## 口述要点（面试怎么讲）

- **结论先行**：ARR 定频率、CCR 定占空比；调亮度改 CCR，改频率改 ARR
- **为什么改占空比能调亮度/转速**：平均电压 = 占空比 × 峰值电压，占空比变了平均输出就变
- **为什么呼吸灯只改 CCR**：ARR 管频率，改了节奏就乱；CCR 只改平均电压大小 → 只改亮暗
- **为什么用影子寄存器（ARPE）**：改 ARR/CCR 立即生效会让当前周期中途突变、波形毛刺；影子寄存器 = 双缓冲，等当前周期结束才生效，保证每周期波形完整
- **易错点**：算频率忘了最后一步 ÷(ARR+1)；把计数时钟当 PWM 频率；以为频率决定亮度

## 关系网络

| 相邻概念   | 关系                                        | 孤立理解会犯的错                 |
| ---------- | ------------------------------------------- | -------------------------------- |
| 定时器 TIM | PWM 就是定时器比较/重装的产物               | 以为 PWM 是独立外设              |
| 时钟树     | CK_PSC 来自 APB1（TIM 有时 ×2），算错频率   | 直接用 APB1 频率算 CK_PSC，忘 ×2 |
| 中断       | 输入捕获 = 用定时器测别人 PWM 的周期/占空比 | 把输出 PWM 和输入捕获混为一谈    |
| HAL vs LL  | HAL 用 `__HAL_TIM_SET_COMPARE` 改 CCR       | 不知道改占空比就是改这个宏       |

## 学习日期

2026-08-18

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