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简介：面向嵌入式初学者与电机控制入门者的STM32F103C8T6实战工程，聚焦高级定时器TIM1查表法生成三相六路互补SPWM信号，相位互差120°，支持死区插入与调频调压，并以恒压频比方式驱动三相电机。压缩包共149个文件、约46.67MB，以c与h源码、Keil工程文件（uvprojx/uvoptx）、hex与axf固件、map与lst编译产物为主，另含SPWM原理PDF文档、正弦表生成工具、死区计算器及批处理脚本，便于对照理解与二次开发。已有8068人学习下载。工程在KEIL5下带详细注解，可在线仿真观察六路波形与死区效果，配合原理文档和工具能帮助读者从查表、相位配置到死区计算逐层吃透SPWM实现，适合课程设计、电机驱动入门与波形调试参考。

1. 三相逆变控制的最小可用样板：从一块 C8T6 说起

手上只有一块 STM32F103C8T6 最小系统板，却要验证三相逆变桥的驱动时序，这事我干过不止一次。手边没有现成的驱动板，也没有高配的功率级，能做的就是把定时器、互补输出、死区、调频调压这几件事在芯片内部先跑通，用示波器看六路波形对不对，再谈接功率管。这个项目就是干这个的：基于 STM32F103C8T6 的高级定时器 TIM1，输出三相六路 SPWM 互补波形，带可调死区，支持调频调压，KEIL5 工程可直接编译并配合仿真器观察寄存器与波形。它适合正在做电机驱动、逆变电源、变频器原型的开发者，尤其是想先把 PWM 时序搞明白再上功率级的人。C8T6 只有 64KB Flash、20KB RAM，资源紧，但跑一个三相 SPWM 发生器绰绰有余，关键在于把定时器用对。

2. 硬件与工程结构：C8T6 上三相 PWM 的资源账

2.1 为什么是 TIM1 而不是普通定时器

STM32F103C8T6 有三个通用定时器 TIM2/3/4 和一个高级定时器 TIM1。三相六路互补输出必须用 TIM1，原因很直接：只有高级定时器带互补通道和死区插入单元（BDTR）。通用定时器每个通道只有一个输出引脚，做不出「上桥开、下桥关」这种成对的互补信号，更没有硬件死区。用软件去翻转两个 GPIO 模拟互补，死区靠延时函数凑，频率一高就抖得没法看，这是血泪经验。

TIM1 的通道结构是 CH1/CH1N、CH2/CH2N、CH3/CH3N，正好三对，对应三相桥的三个桥臂。每对通道由同一个比较值控制，互补关系由硬件保证，死区时间写在 BDTR 寄存器的 DTG 位段里。这样 CPU 只需要算好三个正弦占空比写进 CCR1/CCR2/CCR3，剩下的互补、死区、极性全交给硬件。

引脚分配上，C8T6 的 TIM1 通道分布在 PA8/PA9/PA10（CH1/CH2/CH3）和 PB13/PB14/PB15（CH1N/CH2N/CH3N）。这六根线就是三相六路输出的物理出口，接驱动芯片（比如半桥栅极驱动器）之前，务必先用示波器确认波形。

2.2 工程目录与文件职责

一个能跑的 KEIL5 工程，目录大致是这样组织的：

SPWM_3Phase/ ├── CORE/ │ ├── core_cm3.c │ ├── startup_stm32f10x_md.s │ └── system_stm32f10x.c ├── HARDWARE/ │ ├── timer.c / timer.h // TIM1 PWM 初始化、死区配置 │ ├── spwm.c / spwm.h // 正弦表、调频调压接口 │ └── led.c / led.h // 运行指示（可选） ├── STM32F10X_FWLib/ │ ├── src/stm32f10x_tim.c │ ├── src/stm32f10x_gpio.c │ ├── src/stm32f10x_rcc.c │ └── ... ├── USER/ │ ├── main.c │ ├── stm32f10x_it.c │ └── stm32f10x_conf.h └── OBJ/ // 编译输出

核心逻辑集中在timer.c和spwm.c两个文件。timer.c负责把 TIM1 配成 PWM 模式、使能互补输出、写死区；spwm.c维护一张正弦表，并提供「设定频率」「设定调制比」两个接口，内部换算成 ARR 和 CCR 的值。main.c只做初始化和一个简单的循环，真正的波形由定时器硬件和更新中断驱动。

提示：标准外设库版本建议用 3.5.0，启动文件选startup_stm32f10x_md.s（中容量），选错启动文件会导致中断向量表错位，程序跑飞。

2.3 时钟与定时器参数的关系

TIM1 挂在 APB2 总线上。C8T6 默认配置下，系统时钟 72MHz，APB2 不分频，TIM1 时钟就是 72MHz。PWM 频率、计数精度、正弦表点数三者互相牵制，先把关系理清再写代码：

• 定时器计数频率 = 72MHz / (PSC + 1)
• PWM 频率 = 计数频率 / (ARR + 1)
• 每个正弦周期内的 PWM 周期数 = PWM 频率 / 输出正弦频率

假设要输出 50Hz 正弦、PWM 载波 10kHz，那么一个正弦周期有 200 个 PWM 周期，正弦表至少取 200 点才能保证波形平滑。若 PSC 设为 0，ARR = 7200 - 1 时 PWM 频率正好 10kHz。这个组合在 C8T6 上很常见，计算量小、波形也够看。

3. 核心代码拆解：六路互补、死区与调频调压怎么落地

3.1 TIM1 初始化：PWM 模式与互补通道使能

先看timer.c里的初始化函数，这是整个项目的地基：

#include "timer.h" // TIM1 三相六路互补 PWM 初始化 // pwm_freq: 载波频率(Hz)，dead_time: 死区时间(ns) void TIM1_PWM_Init(u16 arr, u16 psc, u16 dead_time) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure; // 1. 时钟使能：TIM1 在 APB2，GPIOA/GPIOB 也在 APB2 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 2. 六路引脚配置为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 3. 时基单元：ARR 决定 PWM 周期，PSC 决定计数频率 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); // 4. 三个通道都配成 PWM1 模式，互补输出由 CHxN 硬件产生 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable; // 关键：使能互补 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比 0 TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); // 5. 死区配置：DTG 位段，单位取决于时钟分频 TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable; TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable; TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1; TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = dead_time; // 死区计数值 TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable; TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High; TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable; TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure); // 6. 使能预装载，避免更新时占空比撕裂 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); // 7. 主输出使能，缺这一步六路全无波形 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); }

逐段说清楚。第 2 步把六个引脚配成复用推挽，注意 CH1N/CH2N/CH3N 在 GPIOB 上，别只配了 GPIOA 就以为完事，这是新手最常翻的车。第 4 步里TIM_OutputNState_Enable是互补输出的开关，漏掉它 CHxN 永远是低电平。第 5 步的TIM_DeadTime不是纳秒，而是写进 DTG 位段的编码值，实际死区时间要按参考手册的公式换算，下面单独讲。第 7 步TIM_CtrlPWMOutputs是高级定时器特有的主输出使能，通用定时器没有这一步，很多人从 TIM3 迁过来会忘。

3.2 死区时间：DTG 编码与实际纳秒的换算

死区是防止同一桥臂上下管直通的关键。TIM1 的 DTG[7:0] 位段不是线性纳秒值，而是分段编码。以 72MHz、TIM_CKD_DIV1为例，常见区间的换算是：

Tdts = 1/72MHz ≈ 13.9ns。实际工程里死区一般取 0.5us ~ 2us，落在第一、第二区间。比如要 1us 死区，第一区间最大只有 127×13.9ns≈1.76us，可以直接用 DTG = 72（72×13.9≈1.0us）。写代码时我一般封装一个换算函数，把纳秒转成 DTG 值，避免手算出错：

// 将期望死区时间(ns)换算为 DTG 编码值，Tdts=13.9ns u8 DeadTime_Calc(u16 ns) { u16 tdts = 14; // 约 13.9ns，取整 if (ns / tdts < 128) { return (u8)(ns / tdts); // 第一区间 } else if (ns / (2 * tdts) < 64) { return (u8)(0x80 | (ns / (2 * tdts))); // 第二区间 } return 0xFF; // 超出范围，按最大死区处理 }

参数说明：输入是期望死区纳秒数，输出直接喂给TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime。注意这个函数只覆盖前两个区间，工程上够用；如果功率级需要更大死区，得补全后两段。死区设太小，上下管有直通风险；设太大，输出波形畸变、有效电压下降，调压时能明显看出来。

3.3 正弦表与调频调压接口

SPWM 的本质是用一张正弦表去调制占空比。spwm.c里维护一张 200 点的正弦表，值域映射到 0~ARR：

#include "spwm.h" #include <math.h> #define SIN_POINTS 200 static u16 sin_table[SIN_POINTS]; static u16 g_arr = 7200 - 1; // 与 TIM1 初始化一致 static u16 g_mod_index = 800; // 调制比，0~1000 对应 0~1.0 // 生成正弦表，幅值按当前调制比缩放 void SPWM_BuildTable(void) { for (u16 i = 0; i < SIN_POINTS; i++) { float s = sinf(2.0f * 3.1415926f * i / SIN_POINTS); // 映射到 0~ARR，中心点 ARR/2 sin_table[i] = (u16)((s + 1.0f) * 0.5f * g_arr * g_mod_index / 1000); } } // 调压：修改调制比后重建表 void SPWM_SetVoltage(u16 mod_index) { if (mod_index > 1000) mod_index = 1000; g_mod_index = mod_index; SPWM_BuildTable(); } // 调频：修改 ARR 与 PSC，同时重建表保持波形比例 void SPWM_SetFreq(u32 pwm_freq) { u32 tim_clk = 72000000; u16 psc = 0; u32 arr = tim_clk / pwm_freq - 1; while (arr > 65535) { psc++; arr = tim_clk / (psc + 1) / pwm_freq - 1; } g_arr = arr; TIM1->ARR = arr; TIM1->PSC = psc; SPWM_BuildTable(); }

逻辑说明：SPWM_BuildTable把正弦值从 [-1,1] 平移到 [0,1]，再乘以 ARR 和调制比，得到每个点的比较值。调制比 1000 对应满调制，输出幅值最大；调小调制比就是调压。SPWM_SetFreq通过改 ARR/PSC 改变载波频率，同时重建表，保证占空比映射仍然正确。这里有个细节：改 ARR 后如果不重建表，表里的值还是按旧 ARR 算的，占空比会整体偏移，波形幅值就不对了。

三相之间的相位差 120 度，靠查表时错开索引实现。200 点表，120 度对应 200/3≈66.7 点，实际取 66 或 67 点会有微小相位误差，对原型验证够用；要精确就取 240 点表（能被 3 整除）。

3.4 更新中断里刷 CCR：三相相位怎么错开

波形刷新放在 TIM1 更新中断里，每个 PWM 周期推进一次表索引：

// stm32f10x_it.c 中的 TIM1 更新中断 volatile u16 phase_idx = 0; #define PHASE_SHIFT 67 // 120 度对应约 67 点（200 点表） void TIM1_UP_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET) { u16 i1 = phase_idx; u16 i2 = (phase_idx + PHASE_SHIFT) % SIN_POINTS; u16 i3 = (phase_idx + 2 * PHASE_SHIFT) % SIN_POINTS; TIM1->CCR1 = sin_table[i1]; // A 相 TIM1->CCR2 = sin_table[i2]; // B 相，滞后 120 度 TIM1->CCR3 = sin_table[i3]; // C 相，滞后 240 度 phase_idx = (phase_idx + 1) % SIN_POINTS; TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update); } }

参数说明：phase_idx是当前正弦表索引，每个 PWM 周期加一，走完 200 点就是一个完整正弦周期。PHASE_SHIFT决定三相相位差，200 点表取 67 接近 120 度。三个 CCR 直接写寄存器，比调库函数快，中断里省时间。注意中断频率等于 PWM 频率，10kHz 载波就是每秒一万次中断，中断服务函数要尽量短，别在里面做浮点运算或查表以外的操作。

注意：CCR 写入要在更新事件之后、下一个周期开始前完成，预装载功能保证新值在下一个更新事件才生效，避免当前周期占空比被撕裂。

4. 编译、仿真与上电验证：从 KEIL5 到示波器

4.1 KEIL5 工程配置要点

打开工程后先检查几个地方，配错了编译能过但波形出不来：

• Target 里晶振频率填 8MHz（外部晶振），系统时钟由system_stm32f10x.c倍频到 72MHz。
• C/C++ 选项卡的 Define 里要有USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F10X_MD，中容量宏不能少。
• Debug 选项卡选好仿真器（ST-Link 或 J-Link），勾选 Reset and Run，下载后直接跑。
• 如果要用软件仿真看波形，Debug 里选 Use Simulator，在 Logic Analyzer 里添加TIM1->CCR1等变量，能看到占空比变化，但看不到真实引脚电平。

编译前确认stm32f10x_conf.h里#include了stm32f10x_tim.h、stm32f10x_gpio.h、stm32f10x_rcc.h，否则一堆未定义。工程里如果报TIM_BDTRConfig未定义，多半是没把stm32f10x_tim.c加进工程组。

4.2 上电前的自检清单

接功率级之前，先空载测波形，按这个顺序走：

1. 只给 MCU 供电，六路引脚不接任何负载，示波器探头接地夹接板子 GND。
2. 测 PA8/PA9/PA10，应看到三路相位互差 120 度的 SPWM，占空比在 0~100% 之间按正弦规律变化。
3. 测 PB13/PB14/PB15，应与对应相严格互补，且互补跳变沿之间有死区间隙。
4. 调SPWM_SetVoltage，观察占空比幅值变化；调SPWM_SetFreq，观察载波频率变化。
5. 用双通道同时看 CH1 和 CH1N，放大跳变沿，确认死区时间与设定值一致。

这一步能挡掉大部分问题。我见过有人直接把六路接到栅极驱动，结果死区没配对，上下管同时导通，驱动芯片当场冒烟。空载验证花十分钟，能省一块板子。

4.3 调频调压的实测现象

调压时，调制比从 1000 降到 500，示波器上 SPWM 的包络幅值减半，但载波频率不变，这是对的。调频时，改 ARR 会让载波周期变化，如果正弦表点数不变，一个正弦周期内的 PWM 周期数就变了，输出正弦的频率也跟着变——这正是调频的目的。但要注意，调频后如果正弦表点数相对载波太少，波形会明显阶梯化，THD 变差。经验是每个正弦周期至少保留 100 个以上 PWM 周期，50Hz 输出时载波别低于 5kHz。

5. 避坑与排查：六路波形不对时先看这几处

5.1 六路里有一路或几路没输出

现象：示波器上 PA8 有波形，PB13 一直是低电平。原因通常是 GPIOB 时钟没使能，或者TIM_OutputNState_Enable漏配。解决：检查RCC_APB2PeriphClockCmd里有没有RCC_APB2Periph_GPIOB，再确认三个通道的TIM_OCxInit都带了 NState 使能。还有一种可能是引脚被复用成了 JTAG，PB13/PB14/PB15 默认不是 JTAG 引脚，但如果开了 SWD 之外的调试口要留意。

5.2 互补波形有重叠，死区没生效

现象：CH1 和 CH1N 的跳变沿几乎重合，看不到间隙。原因多半是TIM_BDTRConfig没调用，或者TIM_DeadTime传了 0。解决：确认 BDTR 配置在TIM_Cmd之前执行，死区值用换算函数算出来别手填。另外TIM_CtrlPWMOutputs必须在 BDTR 配置之后调用，顺序反了主输出使能可能不生效。

5.3 波形频率对不上，或者占空比整体偏移

现象：设 10kHz 载波，实测只有 5kHz；或者调压后波形中心点偏了。原因：前者是 PSC/ARR 算错，忘了-1，或者系统时钟没跑到 72MHz（检查SystemInit和晶振）。后者是改 ARR 后没重建正弦表，表值还按旧 ARR 映射。解决：用SPWM_SetFreq统一改 ARR/PSC 并重建表，别单独改寄存器。

5.4 中断里改 CCR 后波形抖动

现象：波形偶尔出现一个周期占空比突变。原因：CCR 预装载没使能，或者中断里同时改了 ARR 导致更新事件错位。解决：三个通道都调TIM_OCxPreloadConfig(ENABLE)，调频操作放在主循环里做，别在更新中断里改 ARR。

5.5 下载后不运行，或一上电就进 HardFault

现象：KEIL5 提示下载成功，但引脚无输出。原因：启动文件选错（中容量用了大容量启动文件），或者中断向量表里TIM1_UP_IRQHandler名字拼错导致默认死循环。解决：确认启动文件是startup_stm32f10x_md.s，中断函数名严格对照启动文件里的向量表拼写，TIM1_UP_IRQHandler不能写成TIM1_UP_TIM10_IRQHandler（后者是 F4 系列的写法）。

6. 二次开发：把样板改成你自己的逆变控制

这套代码是个干净的起点，真正做产品要往上加东西。我一般按这个顺序改：先把正弦表从固定 200 点换成可配置点数，用 240 点让三相相位整除；再把调压从「重建整张表」改成「表值乘系数」，避免每次调压都跑一遍 sinf，C8T6 上浮点运算不便宜。下面这个改法把调制比从建表里剥离出来：

// 表里存归一化值 0~ARR，调压时只乘系数，不重建表 void SPWM_ApplyVoltage(u16 mod_index) { u16 scale = mod_index; // 0~1000 for (u16 i = 0; i < SIN_POINTS; i++) { // 用移位代替除法，1000 约等于 1024 sin_table[i] = (u16)(((u32)sin_table[i] * scale) >> 10); } }

这个写法牺牲一点精度换速度，调压响应快很多。再往下就是加闭环：采样输出电压或电流，用 PID 算出调制比，喂给SPWM_SetVoltage，就从一个开环波形发生器变成稳压/稳流控制。采样用 ADC + DMA，别在中断里阻塞读。保护方面，把 TIM1 的 Break 功能用起来，过流信号接到 BKIN 引脚，硬件直接封波，比软件判断快一个数量级。

验证方法上，我习惯每改一处就用 Logic Analyzer 或示波器对比改前改后的六路波形，尤其是死区和相位，这两处最容易在重构时被悄悄改坏。还有个小技巧：把三相 CCR 的值通过串口按周期打印出来，画成曲线，比盯着示波器更容易发现相位错位。

从那以后我每次动定时器配置，都强制先用空载六路波形过一遍再接功率级，这个习惯救过不止一块板子。希望帮到你。

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