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四轴飞控系列-电机PWM控制

 土家二少
发布于 2016/10/19 17:50
字数 1103
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四轴飞控系列-电机PWM控制驱动


四轴

硬件原理

四轴通过定时器PWM来控制MOS管开关,从而控制电机的开关,通过调整其占空比来控制电机的转速,其原理图如下

image


软件部分

1.STM32定时器

定时器

2.常见寄存器

TIMx_CNT:脉冲计数器
TIMx_ARR:重载寄存器(保存定时器的溢出值)
TIMx_CCR:捕获/比较寄存器

3.基本定时器工作原理

工作时,脉冲计数器TIMx_CNT由时钟触发进行计数,当TIMx_CNT的计数值X等于重载寄存器 TIMx_ARR 中保存的数值N时,产生溢出事件,可触发中断或 DMA 请求。然后 TIMx_CNT 的值重新被置为 0,重新向上计数。

时钟源TIMx_CLK经过PSC预分频器输入至脉冲计数器TIMx_CNT,基本定时器只能工作在向上计数模式,在重载寄存器 TIMx_ARR 中保存的是定时器的溢出值。

4.PWM输出过程

若配置脉冲计数器TIMx_CNT为向上计数,而重载寄存器TIMx_ARR被配置为N,即TIMx_CNT的当前计数值数值X在TIMxCLK时钟源的驱动下不断累加,当 TIMx_CNT的数值 X 大于 N 时,会重置TIMx_CNT 数值为 0 并重新计数。

而在 TIMx_CNT 计数的同时,TIMx_CNT 的计数值 X 会与比较寄存器 TIMx_CCR 预先存储的数值 A 进行比较。当脉冲计数器 TIMx_CNT 的数值 X 小于比较寄存器TIMx_CCR 的值 A 时,输出高电平(或低电平);相反地,当脉冲计数器的数值 X 大于或等于比较寄存器的值 A 时,输出低电平(或高电平)。

如此循环,得到的输出脉冲周期就为重载寄存器 TIMx_ARR 存储的数值(N+1)乘以触发脉冲的时钟周期,其脉冲宽度则为比较寄存器 TIMx_CCR 的值 A 乘以触发脉冲的时钟周期,即输出 PWM 的占空比为 A/(N+1)

PWM 输出模式,图中为重载寄存器 TIMx_ARR 被配置为 N=8,向上计数 ;比较寄存器 TIMx_CCR 的值被设置为 4、8、大于 8、等于 0 时的输出时序图。图中OCxREF 即为 GPIO 引脚的输出时序、CCxIF 为触发中断的时序。

PWM输出

代码分析

moto.c

/**
  *----------------------------------------------------------------------------*
  * @file    moto.c
  * @author  Jerry.XL
  * @version V1.0
  * @date    2016-07-24
  * @brief   MOTO驱动
  *----------------------------------------------------------------------------*
  * @attention
  *		| PA0--MOTO1 | PA2--MOTO2 |
  *		| PB3--MOTO3 | PB4--MOTO4 |
  *
  *----------------------------------------------------------------------------*
  */
  
#include "moto.h"   
 
int16_t MOTO1_PWM = 0;
int16_t MOTO2_PWM = 0;
int16_t MOTO3_PWM = 0;
int16_t MOTO4_PWM = 0;
/**----------------------------------------------------------------------------*
  *	  函 数 名: MotorPwmFlash
  *	  功能说明: 更新四路PWM值
  *	  形    参:MOTO1_PWM,MOTO2_PWM,MOTO3_PWM,MOTO4_PWM
  *	  返 回 值: 无
  *----------------------------------------------------------------------------*
  *	  备	注:
  *			四路PWM由定时器2输出,输入范围0-999
***----------------------------------------------------------------------------*/
void MotorPwmFlash(int16_t MOTO1_PWM,int16_t MOTO2_PWM,int16_t MOTO3_PWM,int16_t MOTO4_PWM)
{	
	/* 限定输入不能小于0,大于999 */
     if(MOTO1_PWM>=Moto_PwmMax)	MOTO1_PWM = Moto_PwmMax;
     if(MOTO2_PWM>=Moto_PwmMax)	MOTO2_PWM = Moto_PwmMax;
     if(MOTO3_PWM>=Moto_PwmMax)	MOTO3_PWM = Moto_PwmMax;
     if(MOTO4_PWM>=Moto_PwmMax)	MOTO4_PWM = Moto_PwmMax;
     if(MOTO1_PWM<=0)	MOTO1_PWM = 0;
     if(MOTO2_PWM<=0)	MOTO2_PWM = 0;
     if(MOTO3_PWM<=0)	MOTO3_PWM = 0;
     if(MOTO4_PWM<=0)	MOTO4_PWM = 0;

    /* 修改CCR寄存器,调整PWM占空比 */
    TIM2->CCR1 = MOTO1_PWM;		
    TIM2->CCR2 = MOTO2_PWM;
    TIM2->CCR3 = MOTO3_PWM;
    TIM2->CCR4 = MOTO4_PWM;        //对定时器寄存器赋值
}

/**----------------------------------------------------------------------------*
  *	  函 数 名: MotorInit
  *	  功能说明: 输出PWM的定时器2初始化
  *	  形    参:无
  *	  返 回 值: 无
  *----------------------------------------------------------------------------*
  *	  备	注:
  *			调用该函数,即初始化定时器2为PWM输出模式
***----------------------------------------------------------------------------*/
void MotorInit(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
    uint16_t PrescalerValue = 0;    //控制电机PWM频率(预分频系数)
        
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //打开外设A的时钟和复用时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 ,ENABLE);  //打开定时器2时钟  
     
    // 设置GPIO功能,设置PA0|1|2|3为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
      
    // 复位定时器。
    TIM_DeInit(TIM2);
    
    // 配置计时器。
    PrescalerValue = (uint16_t) (SystemCoreClock / 24000000) +1;
    
	/* 实际周期计算方法 */
    // T=TIM_Prescaler*TIM_Period/TIMx_CLK

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;		            //计数上线(定时周期)	
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;	//定时器的预分频值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;	
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
    
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
    
    
    // 配置TIM2为PWM输出模式
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;    //0
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    
    TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
    
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
    
    // 启动计时器。
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

/*********************************************END OF FILE**********************/

moto.h

#ifndef __MOTO_H
#define	__MOTO_H

#include "stm32f10x.h"

#include "moto.h" 

#define Moto_PwmMax 999
void MotorInit(void);
void MotorPwmFlash(int16_t MOTO1_PWM,int16_t MOTO2_PWM,int16_t MOTO3_PWM,int16_t MOTO4_PWM);

#endif /* __MOTO_H */

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