描述

这一篇文章是新一段开发经验的开篇，主要是利用CubeMX对stm32进行配置，产生PWM信号控制直流有刷减速电机的过程

本篇文章最后能达到的效果就是，可以利用stm32上的按钮，对直流电机进行使能、失能、加速减速、转换运动方向的操作。

研发平台：淘宝上购买的野火店铺的一款单片机，名字叫骄阳开发板，核心芯片是
stm32F407IGT6
电机及驱动板：电机使用的是一款直流有刷减速电机。电机驱动板也是野火家的，型号是L298N电机驱动板

学习步骤

  1. 了解什么是PWM波，它的各种性能和什么参数相关
  2. 直流电机与单片机如何连接
  3. 通过CubeMX如何设置单片机，最终达到控制电机的目的

PWM波

还是一样，这一篇文章最重要的目的不是介绍PWM知识，而是介绍与开发相关的知识。

pwm占空比简单来说就是，在一个脉冲周期内，控制高电平占总周期的这样一个过程。假设我们有一个周期是从0到1斜坡信号，我们设置一个阈值，在一个周期内比这个阈值低的时候就输出低电平，当信号值提高到高于这个阈值后，就输出高电平；控制周期时间和设置不同的阈值，就可以产生不同的PWM波（非专业解释）。

然后就是公式了，PWM频率 = 定时器频率 / ((分频系数+1)x(自动重装载值+1)
我们通过设置定时器频率、分频系数和自动重装载值就能决定一个PWM的频率。其中定时器频率和分频系数之前几篇文章都提过了，自动重装载值在PWM这里，实际上就是上一段所说的阈值。我们之后在CubeMX中会设置向上计数模式，假设自动重装载值是5599，那么系统会从0计数到5599，5600之前全部是低电平，5600之后输出高电平。

那么如果选择这些参数呢。这里简单进行说明：

  1. PWM频率：假设定时器的频率是168M，你设置PWM的频率为84M，那么显然在一个PWM的周期中你的单片机只有两个周期，在这两个周期内进行高低电平的变化，只有三种情况：0、50%和100%。显然PWM的频率设置成定时器频率的几千分之一，能产生具有更多变化可能的PWM。

  2. 预分频系数和重装载值就可以实现PWM频率，成为定时器频率的几千份之一。例如：我们设置预分频系数为1，重装载值为5599

  3. 电机转速：在代码中，在重装载值一定的情况下（例如5599），我们输出小于它的值（例如2000），就可以实现电机的运转。在小于重装载值的情况下加大输出值可以提升电机转速，减小可以降低电机转速。

  4. PWM频率会电机运行的抖动和噪声强弱，需要综合硬件设计选择合适的PWM频率。高PWM频率可以使电机运行的噪声得以减小。

连接方式

为了控制直流有刷电机，我们需要为电机加上一个合适的电机驱动板。电机驱动板为了控制电机对电路进行了一些特殊的设计，可以很好的保护我们的单片机和电机，这里我们选择了野火提供的L298N电机驱动板。　

连接方式：
单片机上的PWM输出管脚——电机驱动板上的PWM输入管脚
电机驱动板的电机输出管脚——直流电机的正负管脚
电机驱动板的正负——24V电源的正负

在接下来的研发步骤中，会结合使用的电机、驱动板及单片机，进行进一步说明

研发步骤

  1. 打开CubeMX，像之前一样，找到你使用的芯片并新建工程
  2. 参考之前的按钮控制led灯的文章stm32利用按钮控制LED灯（Develop文章1.2），将5个按钮对应的管脚进行设置。并参照之前的文章stm32利用串口中断完成数据收发（Develop文章2.1），将usart1串口的对应管脚进行设置，用于串口信息输出
  3. 上面菜单第二项，“Clock Configuration”对系统时钟进行配置，参照下图。
  4. 接下来，需要设置PWM的相关配置了。选择左侧菜单栏的“Timers”——Timer1，按照截图的设置，将“Clock Source”一项选择为“Internal Clock”（内部时钟），将“Channel1”选择为“PWM Generation CH1”，将“Channel2”选择为“PWM Generation CH2”。这两个通道分别负责电机的正转和反转。将“Prescaler”设置为1，将“Counter Period”设置为5599。完成配置。


注意，不要打开TIM1的中断功能。我们利用TIM1进行PWM波的管脚输出，期间并不会使用到定时器中断功能。

在GPIO一栏，我们可以看到这两个CH1和CH2的管脚，分别分配给了PE9和PE11。点击PE9和PE11，会出现这两个管脚的进一步配置选项。将“Maximum Output Speed”选项（定时器引脚输出速度）选择为“High”(高速)。

  1. 根据PWM频率的公式，我们不难算出我们所设置的频率。由于查阅手册，我们确定TIM1挂载在APB2总线上。APB2总线根据我们的设置是84MHz。那么我们的PWM频率为84/(2*5600)，也就是7500Hz。（下一篇文章，我们来更改一下预分频系数和重装载值，看看会发生什么）

  2. 进行一些常规的工程配置后，点击生成整个工程代码。

  3. 为了实现按钮控制电机，我们仍然需要添加一系列代码实现，请见下一篇。

总结

本文讲述了如何利用CubeMX，对单片机进行了设置，使得单片机上的管脚可以正常输出PWM波。接下来一篇文章，我会继续本篇文章的内容，在工程中添加代码，从而实现按钮控制直流有刷电机的功能。

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