电机控制程序的三方面要点：
一、定时器的输出通道设置
二、电机频率的设定
三、占空比输入函数的设计
对于电机来说，转速与转向是最重要的表现。这里的程序是针对四个直流无刷电机来编写的。
控制四个电机，是需要电机驱动板的，因为驱动电机需要的是电压，而芯片定时器外设所具有的的PWM输出的GPIO引脚，输出的是0/1组成的PWM波，而不是电压。所以我们需要电机驱动板来进行两者的转变。
我常用的是做智能车用的DR8701E芯片的驱动板。一个定时器输出四路PWM控制四个电机。
在硬件上需要四个正反转控制引脚，四个PWM输出引脚。具体信息详见my_motor.h。
电机频率的设定：
电机频率设定公式：
ARR ：自动重装载寄存器的值
// CLK_cnt：计数器的时钟，等于 Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1)
// PWM 信号的周期 T = ARR * (1/CLK_cnt) = ARR*(PSC+1) / 72M
// 占空比P=CCR/(ARR+1)
倒推一下
（72MHZ= 72 000 000 HZ）
-》假如电机想设定的频率是10kHZ=10 000HZ
-》得出周期是T=1/f=1/10000s
-》得出等式 1/10 000=ARR*（PSC+1）/72 000 000
-》得出 ARR=7200，PSC=0
然后配置PWM的输出结构体内容即可。
ARR的值就是我们能输出的最大PWM值。
占空比的设定：
输出的CCR值（0~~ARR-1）
// 占空比P=CCR/(ARR+1)
详细代码如下：
my_motor.c
#include "my_motor.h"
static void Dir_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor1_Dir_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor1_Dir_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor1_Dir_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor2_Dir_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor2_Dir_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor2_Dir_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor3_Dir_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor3_Dir_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor3_Dir_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor4_Dir_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor4_Dir_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor4_Dir_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
}
///*
// * 注意：TIM_TimeBaseInitTypeDef结构体里面有5个成员，TIM6和TIM7的寄存器里面只有
// * TIM_Prescaler和TIM_Period，所以使用TIM6和TIM7的时候只需初始化这两个成员即可，
// * 另外三个成员是通用定时器和高级定时器才有.
// *-----------------------------------------------------------------------------
// *typedef struct
// *{ TIM_Prescaler 都有
// * TIM_CounterMode TIMx,x[6,7]没有，其他都有
// * TIM_Period 都有
// * TIM_ClockDivision TIMx,x[6,7]没有，其他都有
// * TIM_RepetitionCounter TIMx,x[1,8,15,16,17]才有
// *}TIM_TimeBaseInitTypeDef;
// *-----------------------------------------------------------------------------
// */
/* ---------------- PWM信号 周期和占空比的计算--------------- */
// ARR ：自动重装载寄存器的值
// CLK_cnt：计数器的时钟，等于 Fck_int / (psc+1) = 72M/(psc+1)
// PWM 信号的周期 T = ARR * (1/CLK_cnt) = ARR*(PSC+1) / 72M
// 占空比P=CCR/(ARR+1)
static void Pwm_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor1_Pwm_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor1_Pwm_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor1_Pwm_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor2_Pwm_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor2_Pwm_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor2_Pwm_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor3_Pwm_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor3_Pwm_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor3_Pwm_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
RCC_APB2PeriphClockCmd(Motor4_Pwm_Gpio_Clk, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Motor4_Pwm_Gpio_Pin; //端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //50M
GPIO_Init(Motor4_Pwm_Gpio_Pork, &GPIO_InitStructure);
}
static void GENERAL_TIM_Mode_Config(void )
{
// 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=72M
GENERAL_TIM_APBxClock_FUN(GENERAL_TIM_CLK,ENABLE);
/*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/
// 配置周期，这里配置为100K
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=GENERAL_TIM_Period;
// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= GENERAL_TIM_Prescaler;
// 时钟分频因子 ，配置死区时间时需要用到
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 计数器计数模式，设置为向上计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 重复计数器的值，没用到不用管
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
// 初始化定时器
TIM_TimeBaseInit(GENERAL_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
/*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/
// 占空比配置
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
// 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
// 输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
// 输出比较通道 1
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0 ;
TIM_OC1Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 输出比较通道 2
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0 ;
TIM_OC2Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC2PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 输出比较通道 3
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0 ;
TIM_OC3Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC3PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 输出比较通道4
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0 ;
TIM_OC4Init(GENERAL_TIM, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC4PreloadConfig(GENERAL_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
// 使能计数器
TIM_Cmd(GENERAL_TIM, ENABLE);
}
void Motor_Init(void )
{
Dir_GPIO_Init();
Pwm_GPIO_Init();
GENERAL_TIM_Mode_Config();
}
float constrain_float(float amt, float low, float high)
{
return ((amt)<(low)?(low):((amt)>(high)?(high):(amt)));
}
void MotorCtrl(int16_t motor1, int16_t motor2, int16_t motor3, int16_t motor4)
{
/* 限幅 */
constrain_float(motor1, -ATOM_PWM_MAX, ATOM_PWM_MAX);
constrain_float(motor2, -ATOM_PWM_MAX, ATOM_PWM_MAX);
constrain_float(motor3, -ATOM_PWM_MAX, ATOM_PWM_MAX);
constrain_float(motor4, -ATOM_PWM_MAX, ATOM_PWM_MAX);
if(0<=motor1) //电机1 正转 设置占空比为 百分之 (1000/TIMER1_PWM_DUTY_MAX*100)
{
GPIO_SetBits(Motor1_Dir_Gpio_Pork,Motor1_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare1(GENERAL_TIM,motor1);
}
else //电机1 反转
{
GPIO_ResetBits(Motor1_Dir_Gpio_Pork,Motor1_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare1(GENERAL_TIM,-motor1);
}
if(0<=motor2) //电机2 正转
{
GPIO_SetBits(Motor2_Dir_Gpio_Pork,Motor2_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare2(GENERAL_TIM,motor2);
}
else //电机2 反转
{
GPIO_ResetBits(Motor2_Dir_Gpio_Pork,Motor2_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare2(GENERAL_TIM,-motor2);
}
if(0<=motor3) //电机3 正转
{
GPIO_SetBits(Motor3_Dir_Gpio_Pork,Motor3_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare3(GENERAL_TIM,motor3);
}
else //电机3 反转
{
GPIO_ResetBits(Motor3_Dir_Gpio_Pork,Motor3_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare3(GENERAL_TIM,-motor3);
}
if(0<=motor4) //电机4 正转
{
GPIO_SetBits(Motor4_Dir_Gpio_Pork,Motor4_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare4(GENERAL_TIM,motor4);
}
else //电机4 反转
{
GPIO_ResetBits(Motor4_Dir_Gpio_Pork,Motor4_Dir_Gpio_Pin);
TIM_SetCompare4(GENERAL_TIM,-motor4);
}
}
my_motor.h
#ifndef MY_MOTOR_H
#define MY_MOTOR_H
#include "stm32f10x.h"
/* 控制电机正反转输出引脚*/
#define Motor1_Dir_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOC
#define Motor1_Dir_Gpio_Pork GPIOC
#define Motor1_Dir_Gpio_Pin GPIO_Pin_1
#define Motor2_Dir_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOC
#define Motor2_Dir_Gpio_Pork GPIOC
#define Motor2_Dir_Gpio_Pin GPIO_Pin_2
#define Motor3_Dir_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOC
#define Motor3_Dir_Gpio_Pork GPIOC
#define Motor3_Dir_Gpio_Pin GPIO_Pin_3
#define Motor4_Dir_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOC
#define Motor4_Dir_Gpio_Pork GPIOC
#define Motor4_Dir_Gpio_Pin GPIO_Pin_4
/*PWM波输出引脚*/
#define Motor1_Pwm_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOA
#define Motor1_Pwm_Gpio_Pork GPIOA
#define Motor1_Pwm_Gpio_Pin GPIO_Pin_0
#define Motor2_Pwm_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOA
#define Motor2_Pwm_Gpio_Pork GPIOA
#define Motor2_Pwm_Gpio_Pin GPIO_Pin_1
#define Motor3_Pwm_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOA
#define Motor3_Pwm_Gpio_Pork GPIOA
#define Motor3_Pwm_Gpio_Pin GPIO_Pin_2
#define Motor4_Pwm_Gpio_Clk RCC_APB2Periph_GPIOA
#define Motor4_Pwm_Gpio_Pork GPIOA
#define Motor4_Pwm_Gpio_Pin GPIO_Pin_3
#define ATOM_PWM_MAX 200
/************通用定时器TIM参数定义，只限TIM2、3、4、5************/
// 当使用不同的定时器的时候，对应的GPIO是不一样的，这点要注意
// 我们这里默认使用TIM3
#define GENERAL_TIM TIM5
#define GENERAL_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd
#define GENERAL_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM5
#define GENERAL_TIM_Period (200-1)
#define GENERAL_TIM_Prescaler (7200-1)
void Motor_Init(void );
void MotorCtrl(int16_t motor1, int16_t motor2, int16_t motor3, int16_t motor4);
#endif /* MY_MOTOR_H */
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