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平衡车 - 电机调速

news 2025/9/4 5:17:54

🌈个人主页：羽晨同学

💫个人格言:“成为自己未来的主人~”

在我们的这篇文章当中，我们主要想要实现的功能的是电机调速功能。在我们的这篇文章中，主要实现的是开环的功能，而非闭环，也就是不加入PID对电机速度进行控制。

首先，我们需要将STBY引脚设置为高电平，因为STBY为休眠引脚，当STBY为低电平的时候，电机处于休眠状态，此时电机是不会进行运动的。

由电路图可知，STBY引脚，也就是PA1引脚，所以，我们需要将PA1设置为高电平。

在这个之前，我们先实现按键的功能，通过按键控制电机速度。

static Button_TypeDef userKey;//用户按钮
static void OnUserKey_Clicked(uint8_t clicks);
//
// @简介： 按键任务的初始化函数
//
void App_Button_Init(void)
{Button_InitTypeDef Button_InitStruct = {0};Button_InitStruct.GPIOx = GPIOA;Button_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;My_Button_Init(&userKey,&Button_InitStruct);My_Button_SetClickCb(&userKey,OnUserKey_Clicked);
}

通过回调函数来控制按键按下之后的操作。

//
// @简介： 按键回调函数
//
static void OnUserKey_Clicked(uint8_t clicks)
{}

所以，接下来，我们通过回调函数来实现对应的功能

首先，我们先设置STBY，来控制是休眠状态还是启动状态，也就是说，我们需要先配置PA1引脚。

//
// @简介： 初始化STBY引脚 PA1 -- Out -PP
//
static void STBY_Pin_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);}

然后，我们设置一个函数来控制STBY的状态

//
// @简介： 控制TB6612进入休眠状态或者活动状态
// @参数： on  0 - 休眠状态，向STBY写L
// 					 非零 - 活动状态，向STBY写H
//
void App_Pwm_Cmd(uint8_t on)
{if(on == 0){GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_1,Bit_RESET);//休眠}else{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_1,Bit_SET);//觉醒}
}

这样的话，我们就可以在按键回调函数当中，通过按下按键来改变对应的状态

//
// @简介： 按键回调函数
//
static void OnUserKey_Clicked(uint8_t clicks)
{if(clicks == 1){pwm_on^=1;App_Pwm_Cmd(pwm_on);}
}

所以，这个时候来说，我们就实现了，只要按下按键，就可以控制STBY的状态。

然后，我们在main中对PWM进行初始化

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "app_bat.h"
#include "app_button.h"
int main(void)
{NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);App_Bat_Init();App_Button_Init();App_Pwm_Init();while(1){App_Bat_Proc();App_Button_Proc();}
}

这样，就可以实现通过按键来控制STBY的状态了。

接下来，我们就来实现电机调速的具体功能。

这个是电机控制的具体的引脚图，我们可以看到在这个H桥的结构当中，AIN1为正，AIN2为负的时候，是正转，否则反转，所以，我们可以通过控制AIN1和AIN2来控制电机转动的方向，通过PWMA和PWMB来控制速度，而对应的AIN1和AIN2为PA10和PA9，同理，BIN1和BIN2为PB5和PB7，所以，首先，我们需要对这些引脚进行初始化。

//
// @简介： 左电机的初始化
//
static void Motor_L_Init(void)
{//初始化 PA9 PA10为Out_PPRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
}
//
// @简介： 右电机初始化
//
static void Motor_R_Init(void)
{//初始化PB5和PB7RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}

这样，我们就对对应的引脚进行了初始化

接下来，我们需要对对应的PWM进行初始化，一个是PA8一个是PB6，我们应该设置为AF_PP模式，因为PA8和PB6均被定时器所占用，所以为复用模式，又因为要输出高低电平，所以为推挽模式。

//
// @简介： 左电机的初始化
//
static void Motor_L_Init(void)
{//初始化 PA9 PA10为Out_PPRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//对PWM进行初始化，PA8 - AF_PPGPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
}
//
// @简介： 右电机初始化
//
static void Motor_R_Init(void)
{//初始化PB5和PB7RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//对PWM进行初始化，PB6 - AF_PPGPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);}

初始化完成之后，接下来，让我们完成对应的PWM的操作

这个是定时器内部的结构框图。

我们先来完成时基单元的参数设置，我们想要实现的效果为1000级可调，我们输入的是72MHz，为了让周期尽可能的小，所以我们的PSC为0，为了实现1000级可调，PWM是由CCR寄存器实现的，它的范围是0-ARR寄存器，所以，ARR应该为999，重复计数器RCR为0就好了，接下来，我们在代码中实现这个功能：

所以，我们对定时器进行初始化

	//对定时器1进行初始化RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);//设置时基单元的参数TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct = {0};TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseInitStruct);

	//设置时基单元的参数TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct = {0};TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStruct);

初始化时钟之后，我们对PWM进行设置，PWM是在CCR中进行设置，通过输出比较产生PWM波

	//配置输出比较TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct = {0};TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = ENABLE;TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStruct);//配置MOE的开关TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);//闭合定时器的总开关TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);

	//配置输出比较TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct = {0};TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = ENABLE;TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;TIM_OC1Init(TIM4,&TIM_OCInitStruct);//配置MOE的开关TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE);//闭合定时器的总开关TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);

接下来，我们来设置左右电机的占空比

//
// @简介： 控制左电机的PWM
// @参数： duty 占空比的具体指，-100.0f - 100.0f
//
void App_Pwm_Set_L(float duty)
{float sign;//符号，正数 - +1，负数， - 1if(duty >= 0) sign = 1;else sign = -1;duty = fabs(duty);if(sign >= 0)//正传{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_9,Bit_SET);// AIN1 - 高GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_10,Bit_RESET);//AIN2 - 低}else//反转{GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_10,Bit_SET);// AIN1 - 高GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_9,Bit_RESET);//AIN2 - 低	}uint16_t ccr = duty/100.0f*999;TIM_SetCompare1(TIM1,ccr);
}
//
// @简介： 控制右电机的PWM
// @参数： duty 占空比的具体指，-100.0f - 100.0f
//
void App_Pwm_Set_R(float duty)
{float sign;//符号，正数 - +1，负数， - 1if(duty >= 0) sign = 1;else sign = -1;duty = fabs(duty);if(sign >= 0)//正传{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,Bit_SET);// AIN1 - 高GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_7,Bit_RESET);//AIN2 - 低}else//反转{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_7,Bit_SET);// AIN1 - 高GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,Bit_RESET);//AIN2 - 低	}uint16_t ccr = duty/100.0f*999;TIM_SetCompare1(TIM4,ccr);
}

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