01 前言

原來做的差速小車是基于Arduino控制的，感覺有些簡單，也有些基礎(chǔ)，Arduino方便簡單的同時，可操作性感覺也少了很多，所以想將控制器換成STM32，然后將樹莓派作為上位機(jī)，STM32作為下位機(jī)，通過樹莓派和STM32進(jìn)行通訊，實現(xiàn)對差速移動小車的控制，本人也是寒假期間初學(xué)STM32，也是奔著應(yīng)用去的，所以對于STM32編程原理方面可能不太精通，這里偏重于記錄應(yīng)用層面的知識。

02 PWM調(diào)速原理

直流電機(jī)驅(qū)動是最簡單的，給電機(jī)通上電就能轉(zhuǎn)，根據(jù)電機(jī)的公式：

可知：當(dāng)提高電壓時，反電勢升高，進(jìn)而轉(zhuǎn)速升高，電壓與轉(zhuǎn)速大致有如圖所示的關(guān)系。

編輯

所以我們只要控制給電機(jī)通電的電壓即可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，但是在實際的控制中，控制直流電機(jī)需要通過H橋控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如圖，當(dāng)T1和T4二極管導(dǎo)通時，有粉色通路；當(dāng)T2和T3二極管導(dǎo)通時，有藍(lán)色通路，這樣我們就可以實現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，通過二極管的通斷來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

但是這樣電機(jī)通電時電壓就是Us，我們?nèi)绻胱杂傻目刂芔s的電壓值基本是不能實現(xiàn)的，因為電機(jī)是接到單片機(jī)的引腳上的，引腳的供電電壓值是確定的，我們就要使用控制二極管的通斷時間對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，即PWM控制。

圖中的D1~D4二極管為續(xù)流的作用，因為電機(jī)中有繞組，在斷電后，電感的電流不能瞬時變?yōu)?，所以在斷電后電流沿棕色和綠色的通路放點電。

在一個周期內(nèi)，我們通過控制通電的時間就可以調(diào)控平均電壓，而平均電壓的高低直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通電時間/周期，就可以得到占空比，我們也就是通過控制電機(jī)的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速的。

在實際應(yīng)用過程中，我們不用自己搭建H橋，而是使用電機(jī)驅(qū)動板（如：L298N）對直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，L298N內(nèi)搭載兩個H橋電路，可以實現(xiàn)對兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

這是淘寶商家提供的電機(jī)驅(qū)動板控制表，將IN1~4接到單片機(jī)的引腳，我們就可以通過引腳輸出PWM控制信號，對直流電機(jī)進(jìn)行控制。

03 STM32編程實現(xiàn)

在STM32中如果想輸出PWM信號，需要借助定時器，通過定時器的捕獲/比較通道的PWM輸出

當(dāng)我們對定時器設(shè)置了預(yù)裝載值arr和比較值ccr后，可以通過配置PWM模式，使定時器CNT計數(shù)值超過ccr后產(chǎn)生有效信號，并通過配置相應(yīng)寄存器設(shè)置有效信號是1還是0，而配置PWM的輸出方式，具體原理信息可以參考原子哥的視頻，也可以參考中文參考手冊的14.4.7內(nèi)容。

在程序中，我們使用庫函數(shù)進(jìn)行配置，配置步驟如下：

1. 使能定時器和相關(guān)外設(shè)引腳時鐘 :RCC_APBxPeriphClockCmd()
2. 配置IO口為復(fù)用輸出模式（查手冊8.1.11）配置成相應(yīng)的模式（復(fù)用推挽輸出）
3. 初始化定時器：TIM_TimeBaseInit（）
4. 初始化TIM2 Channe1234 PWM模式：TIM_OCxInit（）
5. 使能OCx通道的預(yù)裝載寄存器：TIM_OC1PreloadConfig（）
6. 使能時鐘：TIM_Cmd（）
7. 在主函數(shù)中配置占空比進(jìn)行調(diào)速：TIM_SetCompare1（）

#include "sys.h"


/********************
功能：通用時鐘2用來產(chǎn)生通道1234四路PWM信號
函數(shù)：TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
作者：K.Fire
日期：2022.01.30
引腳：PA0 PA1 PA2 PA3
參數(shù)：arr：自動重裝值 psc：時鐘預(yù)分頻數(shù)
*****************/


void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

  //使能GPIOA外設(shè)模塊時鐘  
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   

  //設(shè)置引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM2 CH1的PWM脈沖波形  GPIOA.0
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //TIM2_CH1
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //復(fù)用推挽輸出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

  //設(shè)置引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM2 CH2的PWM脈沖波形  GPIOA.1
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //TIM2_CH2
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

    //設(shè)置引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM2 CH3的PWM脈沖波形  GPIOA.2
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //TIM2_CH3
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

  //設(shè)置引腳為復(fù)用輸出功能,輸出TIM2 CH4的PWM脈沖波形  GPIOA.3
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; //TIM2_CH4
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

  //使能定時器2時鐘
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  
    //初始化TIM2
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上計數(shù)模式
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位

  //初始化TIM2 Channe1234 PWM模式   
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //選擇定時器模式:TIM脈沖寬度調(diào)制模式2
   TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性高

  TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)T指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIM2 OC1
  TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)T指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIM2 OC2
  TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)T指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIM2 OC3
  TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根據(jù)T指定的參數(shù)初始化外設(shè)TIM2 OC4


  TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM2在CCR1上的預(yù)裝載寄存器
  TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM2在CCR2上的預(yù)裝載寄存器
  TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM2在CCR3上的預(yù)裝載寄存器
  TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM2在CCR4上的預(yù)裝載寄存器

  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIM2

}

04 總結(jié)

原理部分我講的很簡略，我也是看原子哥的視頻學(xué)，如果大家對單片機(jī)控制原理有學(xué)習(xí)需要，可以去B站看原子哥的視頻，博主主要是做控制和上位機(jī)的，所以這部分只需要會用即可。