零基礎(chǔ)制作平衡小車【連載】3---STM32生成PWM控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)

制作平衡小車肯定會用到電機(jī)，那么怎么控制呢？最簡單的就是直接加電壓，這樣電機(jī)就能轉(zhuǎn)動，但是至于轉(zhuǎn)多少圈，轉(zhuǎn)的快慢是不能控制的。這就不符合我們平衡小車的控制要求。這就需要用到PWM模式來控制電壓的大小，從而控制轉(zhuǎn)的快慢。至于轉(zhuǎn)了多少圈，就要用到編碼器了。今天先來看看怎么控制小車轉(zhuǎn)的快慢吧，一步一步來。

簡單說下有刷電機(jī)的工作原理，其實(shí)很簡單，稍微懂點(diǎn)物理的就能看懂吧。

上面這張圖應(yīng)該都見過吧（因?yàn)槟悻F(xiàn)在就在看著它呢，手動滑稽）。小時(shí)候四驅(qū)賽車的那種黃色小馬達(dá)也都見過吧，是不是只要將電壓加載電刷的兩極上，電機(jī)就會轉(zhuǎn)了。那個(gè)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是上圖這樣。這一種里面帶有電刷的電機(jī)叫有刷電機(jī)，又因?yàn)槭怯玫闹绷麟�，所以叫直流有刷電機(jī)。
我們只需要將電壓加到AB端，電機(jī)就能轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和電壓有關(guān)，電壓越大，轉(zhuǎn)速越高。具體電機(jī)旋轉(zhuǎn)不懂的百度吧。我就不搬運(yùn)了，重點(diǎn)是都后面的PWM。

有一點(diǎn)需要注意的是，直流有刷電機(jī)的驅(qū)動頻率的問題，過高或者過低都不好，網(wǎng)上找了資料說是根據(jù)電機(jī)的不同頻率有所不同，一般10k-20k。我暫且信了吧。

既然知道了電壓和轉(zhuǎn)速成正比，那我們是不是只需要控制電壓就能控制轉(zhuǎn)速了。這就需要用到PWM技術(shù)了。PWM又名脈沖寬度調(diào)制，從名字上來看是調(diào)節(jié)脈沖寬度的。到底是怎么調(diào)節(jié)的呢？我是這樣理解的。
本來我們直接給電壓，電機(jī)就會轉(zhuǎn)，現(xiàn)在我們通過控制電壓，讓他一會有輸出，一會不輸出。假設(shè)占空比為50%，也就是說，在一定時(shí)間內(nèi)，電壓有一半的時(shí)間是閉合的，一半的時(shí)間是打開的，這樣求出來的平均電壓值應(yīng)該是原電壓值的一半。（不相信的同學(xué)可以一會試試，我后面把代碼傳上來）這樣我們就能控制電壓了。但是只控制電壓還不行呀，單片機(jī)引腳不能直接接到電機(jī)上呀，這就需要電機(jī)驅(qū)動器了。

從淘寶截了一張圖，上面有引腳和使用說明，接線也很簡單。原理的話我沒細(xì)看，大致應(yīng)該是通過PWM來控制VM的電壓值，之后會有一個(gè)像H橋一樣的電路來控制正反轉(zhuǎn)，當(dāng)然了都是集成到芯片內(nèi)部了。

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1.當(dāng)占空比為50%時(shí)

測量電壓值

2.占空比為80%時(shí)

測量值

1.PWM配置過程
①配置GPIO引腳，用的哪個(gè)引腳就配置哪個(gè)引腳，注意別忘了開啟時(shí)鐘使能
②配置完引腳，配置定時(shí)器基本參數(shù)
注意：
在配置TIM_Period的值的時(shí)候一定不要忘記最終計(jì)算的值是TIM_Period+1；
TIM_Prescaler在最終計(jì)算的值也是TIM_Prescaler+1。

TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseInitTypeStructure); //恢復(fù)默認(rèn)值
上面這個(gè)函數(shù)可要可不要，規(guī)范化代碼最好是寫上去。
③配置PWM輸出通道
④啟用CCR1上的TIMx外設(shè)預(yù)加載寄存器
⑤使能定時(shí)器

下面這個(gè)函數(shù)

//啟用CCR1上的TIMx外設(shè)預(yù)加載寄存器。
TIM_OC1PreloadConfig(TIM2,TIM_OCPreload_Enable);

進(jìn)入到函數(shù)主題

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中文手冊中的寄存器說明


函數(shù)進(jìn)來首先復(fù)位OC1PE位，之后再根據(jù)形參來決定該位置高還是置低。如果我們使能該位，則當(dāng)我們在改變CCR1寄存器中的值的時(shí)候，他不會立即改變，而是將這個(gè)周期走完，下個(gè)周期才會更新CCR1 的值。

比如我們設(shè)定ARR=100，CCR1=50，累加器從0開始往上加，當(dāng)OC1PE=0，我們在累加器加到30的時(shí)候突然改變CCR1的值，讓CCR1=70,此時(shí)當(dāng)累加器加到50的時(shí)候，電平是不會跳變的，因?yàn)镺C1PE=0時(shí)，改變CCR1則會立即生效，此時(shí)已經(jīng)將CCR1=70了，因此達(dá)到70才會跳變。

當(dāng)OC1PE=1時(shí)，他不會在這個(gè)周期生效，累加器還會在50的時(shí)候跳變，在下一個(gè)周期才會從70跳變。

因?yàn)槲覍懙倪@個(gè)程序中沒有改變CCR1的值，所以該行代碼寫不寫都沒有什么影響。只不過我寫的時(shí)候不明白這個(gè)函數(shù)是什么意思，就去搜索了一下，順便把他記錄下來。