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全网最强的STM32 PWM调速小车速度优化方案

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全网最强的STM32 PWM调速小车速度优化方案

2023-04-16 13:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

各位网友我又来了哈！！！最近7天都在玩stm32驱动小车，但是关于PWM调速这一块真的是有点难住我了，差点就放弃了。哈哈哈哈……..今天先来分享一波，后面再聊故事吧！

用是stm32PWM调速首先要了解它的工作原理，简要概述就是：在stm32的GPIO口输出一个可以任意改变的电压信号，那么由于电压的值不同，电机的旋转方向和转速就会不同，即小车就可以做出加速减速，左转右转，前进后退的动作了。我是通过L298N模块来驱动电机的，下面我会通过图片和代码的形式来展示我的作品。温馨提示：不适合大佬观看！

一、对L298N的简单描述（图片来自百度）

如图，该模块可以驱动AB两个直流电机（采用并联可以驱动好几个）12V输入口可接外部电源提供动力，最重要就是右下方的那6个排针了。如图从左往右依次为：ENA,IN1,IN2,IN3,IN4,ENB。调速时要拔除ENA,ENB上的跳线帽，为了简便期间，我这里只论述电机A。电机B同理，和A一模一样。

对电机A来说，会用到3个排针：ENA,IN1,IN2。IN1,IN2分别接电机A的两个线（随便接就行），ENA就是用来给电机输入PWM信号的，也就是用来接收stm32输出的PWM信号的。那事情聊到这里就简单了。接下来就是配置stm32的GPIO口，让一个GPIO口输出PWM信号了。

二、PWM信号的输出（以时钟TIM2为例）

首先要说明的是：stm32的时钟通道的引脚是官方确定好的，一般情况下不能更改（二般情况下用“重映射”知识来更改），这里给大家提供图片一张（来自B站江科大自化协）

由大佬总结的图可知：对于TIM2时钟来说，它的通道1,2,3,4分别对应PA0,PA1,PA2,PA3。也就是说，我们只能选择这四种对应引脚进行设置。下面我以TIM2的通道1为例（再次提醒：TIM2的通道1对应PA0引脚）

1、封装一个PWM初始化的函数

2、在函数里面打开时钟

3、在函数里面配置GPIO PA0

4、在函数里面配置时基单元

5、在函数里面配置输出比较单元

详见代码

void PWM_TIM2_Init(void)/*配置TIM用来输出PWM波形时，要参考使用手册，因为它的GPIO口是官方确定的*/ { /*打开TIM和GPIO的时钟*/ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); /*配置GPIO的输出模式、GPIO口、频率*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;/*复用推挽输出*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);/*GPIO初始化*/ /**/ TIM_InternalClockConfig(TIM2); /*这里通过ARR,PSC,CCR的值来计算计时频率和占空比的值*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //ARR TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //PSC TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;/*确定占空比*/ TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure); /*这里配置输出比较单元*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCNPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //CCR的值 /*输出PWM波形的GPIO口的初始化*/ TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure); /*非常重要且容易忘记，配置好PWM的gpio口后一定要记得初始化*/ /*使能TIM2*/ TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); }

为了方便起见，在这个函数的下面再封装一个函数（是用来自己改变占空比的）

/*封装TIM的通道的调用函数，不封装也可以，看自己情况*/ void PWM_TIM2_SetCompare1(uint16_t Compare) //TIM2 的通道1 { TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);/*很重要，改变占空比参数就靠这个函数*/ }

以上的这两个函数，都是放在.c文件里的，你可以自己在建一个.h文件来声明一下这两个函数

如图

#ifndef _PWM_H #define _PWM_H void PWM_TIM2_Init(void); void PWM_TIM2_SetCompare1(uint16_t Compare); #endif

聊到这里，PWM初始化就完成了，代码注释里面也有比较详细的解释。

最后就可以调用void PWM_TIM2_SetCompare1(uint16_t Compare)这个函数，自更改参数来改变速度的方向了。以下是我的小车动作函数的封装（里面有TIM3，因为我使用了两个时钟）

下面这个是PWM.c

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "PWM.h" void PWM_TIM2_Init(void)/*配置TIM用来输出PWM波形时，要参考使用手册，因为它的GPIO口是官方确定的*/ { /*打开TIM和GPIO的时钟*/ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); /*配置GPIO的输出模式、GPIO口、频率*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;/*复用推挽输出*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);/*GPIO初始化*/ /**/ TIM_InternalClockConfig(TIM2); /*这里通过ARR,PSC,CCR的值来计算计时频率和占空比的值*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //ARR TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //PSC TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;/*确定占空比*/ TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure); /*这里配置输出比较单元*/ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCNPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //CCR的值 /*输出PWM波形的GPIO口的初始化*/ TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure); /*非常重要且容易忘记，配置好PWM的gpio口后一定要记得初始化*/ /*使能TIM2*/ TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); } void PWM_TIM3_Init(void)/*这个是TIM3的配置，和上面的说明一样*/ { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); TIM_InternalClockConfig(TIM3); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; //ARR TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 720 - 1; //PSC TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure); TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCNPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //CCR的值 TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure); TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); } /*封装TIM的通道的调用函数，不封装也可以，看自己情况*/ void PWM_TIM2_SetCompare1(uint16_t Compare) //TIM2 的通道1 { TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);/*很重要，改变占空比参数就靠这个函数*/ } void PWM_TIM3_SetCompare1(uint16_t Compare) //TIM3 的通道1 { TIM_SetCompare1(TIM3,Compare); }

下面这个是PWM.h

#ifndef _PWM_H #define _PWM_H void PWM_TIM2_Init(void); void PWM_TIM3_Init(void); void PWM_TIM2_SetCompare1(uint16_t Compare); void PWM_TIM3_SetCompare1(uint16_t Compare); #endif

下面这个是Motor.c

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Motor.h" #include "PWM.h" void Motor_R_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); PWM_TIM2_Init(); } void Motor_L_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); PWM_TIM3_Init(); } void Motor_R_SetSpeed(int8_t Speed) { if(Speed>=0) { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3); PWM_TIM2_SetCompare1(Speed); } else { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2); PWM_TIM2_SetCompare1(-Speed); } } void Motor_l_SetSpeed(int8_t Speed) { if(Speed>=0) { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5); PWM_TIM3_SetCompare1(Speed); } else { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); PWM_TIM3_SetCompare1(-Speed); } }

下面这个是Motor.h

#ifndef _Motor_H #define _Motor_H void Motor_R_Init(void); void Motor_L_Init(void); void Motor_R_SetSpeed(int8_t Speed); void Motor_l_SetSpeed(int8_t Speed); #endif

下面这个是Car.c

#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Car.h" #include "Motor.h" void Car_Forword(uint8_t Speed) { Motor_R_SetSpeed(Speed); Motor_l_SetSpeed(Speed); } void Car_Back(uint8_t Speed) { Motor_R_SetSpeed(-Speed); Motor_l_SetSpeed(-Speed); } void Car_Left(uint8_t Speed) { Motor_R_SetSpeed(Speed); Motor_l_SetSpeed(-Speed); } void Car_Right(uint8_t Speed) { Motor_R_SetSpeed(-Speed); Motor_l_SetSpeed(Speed); } void Car_Stop(void) { Motor_R_SetSpeed(0); Motor_l_SetSpeed(0); }

最后这个是Car.h

#ifndef _Car_H #define _Car_H void Car_Forword(uint8_t Speed); void Car_Back(uint8_t Speed); void Car_Left(uint8_t Speed); void Car_Right(uint8_t Speed); void Car_Stop(void); #endif

代码部分结束了，这里得反思一下我自己，最近7天一直看这个PWM调速的视频，花这么长的时间是因为我的理论部分不扎实，总想自己调试出来，结果自己一顿乱操作，搞得自己也非常烦，当自己静下心来去查资料学习了理论知识后，清楚了思路，一个个看似压得我喘不过气的问题都是不足一提的小问题，今后的学习中，一定要注重理论知识的积累，再加实践！

现在是2022年12月31日19:11 ，祝大家跨年快乐哦，也感谢B站“江科大自化协”的教学视频。

我去玩狼人杀去了！！！！

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