PWM，全称脉宽调制，听起来高大上，但其实就是通过控制信号高低电平的时间比例来实现模拟量输出。无论是搞个小风扇转速控制，还是弄个炫酷的RGB灯效，PWM都是绕不过去的坎儿。
什么是PWM的占空比？
先来说说PWM的核心概念：占空比。简单点讲，占空比就是在一个周期内，信号处于有效状态（通常是高电平）的时间占比，用百分比表示。比如一个方波，高电平和低电平时间各占一半，那占空比就是50%。这就像你家空调遥控器，50%功率时，压缩机可能一半时间在干活，一半时间在偷懒。
举个例子，假设一个信号周期是10个时间单位，其中高电平持续3个单位，那么占空比就是 (3 ÷ 10) × 100 = 30%。如果信号是低电平有效，那占空比就是70%。这在实际开发中很常见，比如控制LED亮度时，低电平有效可能意味着LED点亮的时间更长。
PWM定时器的工作原理
PWM定时器的工作方式有点像一个精准的节拍器。它的核心是一个计数器，从0开始计数，数到某个设定值（称为模数）后清零，循环往复。这个模数决定了PWM信号的周期，而另一个关键寄存器——宽度寄存器，则控制了高电平的持续时间，也就是脉宽。
举个栗子，假设模数设为9，计数器会从0数到9，总共10个状态，构成一个完整的周期。宽度寄存器设为2，那么计数器从0到2时输出高电平，之后变低电平，直到计数器溢出归零，信号重新拉高。这样就形成了一个占空比为 (2 ÷ 10) × 100 = 20%的PWM信号。想改变脉宽？简单，随时改宽度寄存器的值就行，动态调整，灵活得像在调试串口波特率。
PWM定时器通常还有个预分频器，用来把主时钟频率降低，方便控制计数器的速度。多个PWM通道可以共享同一个周期计数器，但每个通道有独立的宽度寄存器，所以脉宽可以各不相同。这在多路电机控制或LED调光中特别有用。
PWM在电机控制中的使用
PWM最常见的应用场景之一就是电机控制。无论是直流电机还是舵机，PWM都能玩得转。大家应该都折腾过小四轴无人机或者机器人项目，里面电机转速的控制基本都靠PWM。
以直流电机为例，PWM信号通常送到一个电机驱动芯片，控制电机的转速和方向。比如占空比50%时，电机可能处于静止状态；占空比大于50%，电机顺时针转，扭矩跟占空比的增量成正比；小于50%，电机逆时针转。这就像你开车，油门踩得越深，车速越快，PWM的占空比就像油门踏板的深度。
再来看看舵机，这东西在机器人和航模里特别常见。普通舵机通过脉宽控制轴的角度，比如1.5毫秒的脉宽对应0度，1毫秒到-90度，2毫秒到+90度。而我最近在折腾一个连续旋转舵机，它的脉宽控制方式更直接：周期固定为20毫秒，脉宽1.5毫秒时电机不动，脉宽大于1.5毫秒逆时针加速，小于1.5毫秒顺时针加速。这就像给舵机发了个微信，告诉它该往哪边转、转多快。
用PWM调LED亮度
除了电机，PWM调光也是个经典应用。很多智能家居项目，比如调光灯或者RGB氛围灯，基本都靠PWM来实现。原理很简单：通过快速开关LED，控制点亮时间的长短，人眼感知到的就是亮度的变化，而不是闪烁。就像你在抖音刷短视频，切换快到一定程度，感觉就像连续的画面。
比如，占空比10%时，LED点亮时间短，看起来暗；占空比90%时，点亮时间长，灯就亮得晃眼。实际电路中，PWM信号通常直接接到LED驱动电路，低电平点亮LED，高电平熄灭。速度快到人眼察觉不到闪烁，效果就像模拟调光。
PWM定时器的参数设置
拿一个实际案例来说，假设我们需要控制前面提到的连续旋转舵机，需求如下：
PWM周期：20毫秒 电机静止脉宽：1.5毫秒 最大顺时针速度脉宽：1毫秒 最大逆时针速度脉宽：2毫秒
硬件条件是：
主时钟频率：24 MHz 预分频器可选：1、2、4、8、16、32、64、128 周期计数器和宽度寄存器：16位，最大65536计数
第一步：选预分频器
我们需要让计数器的输入频率（fPC）能满足20毫秒的周期。假设用60000次计数来达到20毫秒：
fPC = (0.02 ÷ 60000)^-1 = 3 MHz
主时钟是24 MHz，预分频值P = 24 MHz ÷ 3 MHz = 8。完美！用8分频，计数器模数设为59999（从0计数到59999正好60000次），就能得到20毫秒的周期。此时计数器的时钟周期是1 ÷ 3 MHz ≈ 0.333微秒，这也是PWM信号的时间分辨率。
第二步：算脉宽寄存器的值
脉宽时间tW = W × 0.333微秒，W是宽度寄存器的值。计算如下：
电机静止：1.5毫秒 ÷ 0.333微秒 ≈ 4500 最大顺时针速度：1毫秒 ÷ 0.333微秒 ≈ 3000 最大逆时针速度：2毫秒 ÷ 0.333微秒 ≈ 6000
所以，宽度寄存器值从3000变到6000，就能实现从全速顺时针到全速逆时针的控制。实际开发中，舵机精度可能有点飘，建议用示波器测一下实际脉宽，再微调这些值，就像调收音机频率，得找准那个点。
第三步：检查分辨率
从静止（4500）到全速（3000或6000），有1500个计数步进，分辨率是1 ÷ 1500 ≈ 0.067%。这对于低端舵机来说已经够细腻了，相当于你开车时油门能精确到0.1%的力度，够用了吧！
中断：让PWM更精准
有时候，PWM信号和软件逻辑需要紧密配合，这时候中断就派上用场了。PWM定时器通常支持两种中断：计数器溢出（周期结束）和脉宽匹配（脉宽结束）。如果是多通道PWM，中断服务函数得去读寄存器，搞清楚是哪个通道触发了中断。这就像你家有好几个门铃，得看是哪个门在响。
用中断可以实现精准的动态调整，比如在电机控制中，实时更新脉宽以响应传感器数据。
