STM32 PWM波驱动模拟舵机（库函数版）

发表于 2021-9-29 21:09

数字舵机 vs 模拟舵机 “数字舵机区别于传统的模拟舵机，模拟舵机需要给它不停的发送PWM信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。”

发表于 2021-9-29 21:13

"到底模拟舵机与数码舵机在实际使用中有什么区别呢？我自己总结大致有以下几点：

1 数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
2 在同样标称1.6公斤的舵机面前数码舵机在实际表现中会感觉更加“力气大”而模拟舵机就会“肉”点。
3 模拟舵机由于控制芯片是模拟电路，所以即便是相同型号的舵机会存在小小的性能差异，而数码舵机在一致性方面就非常好。
4 数码舵机一般均采用PID优化算法，所以，线性要好过模拟舵机。
5 对于高灵敏度的控制，建议选择数码舵机，如直升机的控制，高速固定翼飞机，高速滑翔机，比赛用车膜型，云台的控制等
6 对于不是特别需要灵敏度的场合，如低速固定翼（二战飞机，练习机，低速滑翔机等），船模，娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。

"(http://www.321mx.com/blog/548.html)

基本上参考《STM32不完全手册——库函数版本》

发表于 2021-9-29 21:14

"到底模拟舵机与数码舵机在实际使用中有什么区别呢？我自己总结大致有以下几点：

1 数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
2 在同样标称1.6公斤的舵机面前数码舵机在实际表现中会感觉更加“力气大”而模拟舵机就会“肉”点。
3 模拟舵机由于控制芯片是模拟电路，所以即便是相同型号的舵机会存在小小的性能差异，而数码舵机在一致性方面就非常好。
4 数码舵机一般均采用PID优化算法，所以，线性要好过模拟舵机。
5 对于高灵敏度的控制，建议选择数码舵机，如直升机的控制，高速固定翼飞机，高速滑翔机，比赛用车膜型，云台的控制等
6 对于不是特别需要灵敏度的场合，如低速固定翼（二战飞机，练习机，低速滑翔机等），船模，娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。

"(http://www.321mx.com/blog/548.html)

基本上参考《STM32不完全手册——库函数版本》

发表于 2021-9-29 21:15

pwm.c 初始化函数

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//PWM输出初始化  

//arr：自动重装值  

//psc：时钟预分频数  

  

void TIM_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)  

{    

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  

    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;  

  

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3 | RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);// 使能定时器时钟TIM2/TIM3/TIM4  

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);  //使能GPIOA/GPIOB外设时钟使能  

                                                                              

  

   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM2 CH3(PA2复用输出)、TIM2 CH4(PA3复用输出)的PWM脉冲波形  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; //TIM2_CH3(PA2复用输出)、TIM2 CH4(PA3复用输出)  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //TIM3的3、4通道,TIM4的3、4通道  

  GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     //B口的0、1对应TIM3的3、4通道，B口的8、9对应TIM4的3、4通道,设置为复用推挽输出  

  

      

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    50HZ  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式  

      

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  

    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  

    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  

  

   

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能  

    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高  

  

  

  TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     

  TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能  

  TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     

  TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能     

    TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx     

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //CH3预装载使能     

  TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx   

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能  

      

      

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2,ENABLE);    //MOE 主输出使能  

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //使能TIM2  

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3,ENABLE);    //MOE 主输出使能  

    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3  

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器  

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4,ENABLE);    //MOE 主输出使能  

    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4  

}

发表于 2021-9-29 21:17

int main(void)
{
u16 pwmval1=749;//1.5ms->90度

delay_init(); //延时函数初始化

TIM_PWM_Init(9999,143);//不分频。PWM 频率=72*10^6/(9999+1)/(143+1)=50Hz

while(1)
{
//调节占空比pwmval1/(9999+1)
TIM_SetCompare3(TIM2,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM2,pwmval1);
TIM_SetCompare3(TIM3,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM3,pwmval1);
TIM_SetCompare3(TIM4,pwmval1);TIM_SetCompare4(TIM4,pwmval1);
}

}

发表于 2021-9-29 21:21

以下转自：http://www.cnblogs.com/ghdnui/articles/3429732.html

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void TIM_Configuration(void)  

{  

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  

    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;  

    GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;  

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3 | RCC_APB1Periph_TIM4 , ENABLE);  

      

      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //TIM3的1、2通道    ，产生PWM  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  

    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);       //PA的6，7口对应TIM3的1、2通道，设置为复用推挽输出  

  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //TIM4的1、2、3、4通道  

    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);     //B口的6，7，8，9对应TIM4的1、2、3、4通道，设置为复用推挽输出  

  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =9999;           //自动重载周期值  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =143;          //预分频值 ,这里是50HZ  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;        //时钟分割  

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;      //计数摸式为向上计数  

    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);  

    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);         //TIM3,和TIM4用的相同配置，写入配置  ,PWM频率为50HZ  

                                                                        

    //设定占空比  

      

    TIM_OCStructInit(& TIM_OCInitStructure);      //恢复初始  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //定时器模式为pwm模式1  

    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =0;              //脉冲值，即输出都是低电平  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //极性为高  

      

    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);     //将配置数据写入TIM3的通道1  

    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);    //预装载使能  

    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  

    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  

  

    TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  

    TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  

    TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  

    TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  

    TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  

    TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//TIM4的4个通道都用相同的配置  

    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE);  

    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4, ENABLE);          //使能PWM模式  

}

发表于 2021-9-29 21:25

void SetJointAngle(u8 ID, float angle)
{
switch(ID)
{
      case 0:                                     //-90°~90°
         angle=angle+90.0;
         angle=(u16)(50.0*angle/9.0+249.0);
         TIM_SetCompare1(TIM3,angle);
         break;
                                             //0°~180°
      case 1:
         angle=(u16)(4.175*angle+409.25);
         TIM_SetCompare2(TIM3,angle);
         break;


      case 2:                                  //-150°~0°
         angle=-angle;
         angle=(u16)(4.175*angle+480.0);
         TIM_SetCompare1(TIM4,angle);
         break;

      case 3:
         angle=-180-angle;
         angle=-angle;
         angle=(u16)(4.175*angle+315.0);


         TIM_SetCompare2(TIM4,angle);
         break;
                                          //-90°~90°
      case 4:
         angle=90.0+angle;
         angle=(u16)(249.0+50.0*angle/9.0);
         TIM_SetCompare3(TIM4,angle);
         break;


      default: break;
}
}

发表于 2021-9-29 21:25

舵机原理：http://blog.csdn.net/a2009374138/article/details/8772432

发表于 2021-9-29 21:28

1、什么是舵机

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。

发表于 2021-9-29 21:29

2、工作原理

控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

发表于 2021-9-29 21:30

3、舵机的控制

      舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：
   0.5ms----------- 0度
   1.0ms-----------  45度
   1.5ms-----------  90度
   2.0ms-----------135度
   2.5ms-----------180度

发表于 2021-9-29 21:32

发表于 2021-9-29 21:32

小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。

发表于 2021-9-29 21:33

舵机上有三根线，分别为VCC、GND、信号线。而不需要另外接驱动模块，直接用单片机的管脚控制就行了。控制信号一般要求周期为20ms的PWM信号。

发表于 2021-9-29 21:34

如果要更为精确的控制舵机（转动角度差<=1度），则需要控制输出PWM信号的占空比，

例如：我可以把0~180分为1024份（可以任取，决定与定时器的时钟频率），范围为0.5ms~2.5ms

则可以得到0.09度/us，因此可以由 PWM=0.5+N*0.09（N是角度）控制舵机转动0~180度间的任意角度。

发表于 2021-9-29 21:35

转自：http://blog.csdn.net/gtkknd/article/details/39296151

首先，本人虽然初学STM32但极力反对一种误人子弟的观点：“对于STM32这样级别的MCU，有库函数就不用去看寄存器怎么操作的了！”

好了，言归正传，最近总看到很多朋友对于PWM这个实验有很多的疑惑，看到原子也在极力的回复也挺累的（体谅一下幸苦的原子大神，(*^__^*) ），所以我打算写这么一篇文字来阐述一下我个人对STM32的PWM的理解。

发表于 2021-9-29 21:37

首先来说，你要使用PWM模式你得先选择用那个定时器来输出PWM吧！除了TIM6、TIM7这两个普通的定时器无法输出PWM外，其余的定时器都可以输出PWM，每个通用定时器可以输出4路PWM，高级定时器TIM1、TIM8每个可输出7路PWM，这里为了方便起见，我们选择与实验相同的TIM3的通道2来说明。选好定时器及通道后，下一步就是要使能定时器的时钟，根据需要看看是否需要重映射IO,然后就是配置输出PWM的IO及定时器，到这里原子的视频及例程都有详细的介绍，这里只需要提一点有些网友疑惑的TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;这句话是什么作用？其实仔细看过技术手册后发现这句话与PWM输出实验其实是没关系的，这句话是设置定时器时钟(CK_INT)频率与数字滤波器(ETR，TIx)使用的采样频率之间的分频比例的（与输入捕获相关），0表示滤波器的频率和定时器的频率是一样的。至于其余部分，我就不再赘述。做完这些准备工作后，我就针对大多数朋友疑惑的地方——PWM模式的初始化设置做一个详细的阐述：先贴代码

发表于 2021-9-29 21:38

1    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
   2    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
   3    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
   4    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
   5    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器,即TIM3_CCR2的预装载值在更新事件到来时才能被传送至当前寄存器中。
   6    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
这6句话就把PWM的通道配置好了，一句句来解释：
这里原子选择的PWM2模式，为什么选择的是PWM2模式呢？为什么不选择PWM1模式呢？两者又有什么区别呢？下面我们就一探究竟，PWM1和PWM2模式是由CCMR1的OC1M和OC2M来决定的，因为我们选择的是是通道2，所以设置的是OC2M，再看相关介绍
OC1M[2:0]：输出比较1模式(Output compare 1 enable)

发表于 2021-9-29 21:40

110：PWM模式1－在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为
无效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为无效电平(OC1REF=0)，否
则为有效电平(OC1REF=1)。
111：PWM模式2－在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为无效电平，否则为
有效电平；在向下计数时，一旦TIMx_CNT>TIMx_CCR1时通道1为有效电平，否则为无效电
平。

发表于 2021-9-29 21:43

看到红色的“有效电平”了吧，那么这又是谁定义的呢？别急，再看手册，可知它是由CCER这个寄存器的CCxP来决定的这里是通道2，所以是CC2P，继续看介绍
CC1P：输入/捕获1输出极性(Capture/Compare 1 output polarity) 位1
CC1通道配置为输出：
0：OC1高电平有效
1：OC1低电平有效
现在很清楚了吧，又因为第3句，TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高，所以这里我们设置的CC2P是0，也就是默认的OC2高电平有效。这样第3句话也捎带着解释了，哈哈！由于我们的战舰板的LED是低电平亮，而刚开始的给CC2P用来设置占空比的led0pwmval为0它是小于等于TIM3_CNT的，也就符合TIMx_CNT>=TIMx_CCR1时通道2输出有效电平，也就是高电平，所以你把原子的例程原封不动的Down到板子里，会看到刚上电，LED灯是不亮的。现在这块明白了吧！若你觉得还是不爽，我就非得用PWM1模式，那也可以，就像有个网友说“我拿原子的PWM Code就改了一个PWM1模式，按原子讲的PWM1和PWM2的输出是相反的啊，可是我上电发现LED是常亮的啊？怎么回事啊，求解释啊。。。”我们来分析一下这位朋友的代码，他把PWM2改成了PWM1，别的什么都没动，那么现在符合“PWM模式1－在向上计数时，一旦TIMx_CNT<TIMx_CCR1时通道1为有效电平”
，否则为无效电平。“结果必然是就是LED长亮喽，要想得到跟原代妈一样的效果，那就把CC2P设置成1，OC2低电平有效，这样就可以了，有兴趣的朋友可以动手试试！（实践出真知吗！）
好了，废了这么多话，也不早了洗洗睡吧！希望这篇文字对PWM有疑惑的朋友有所帮助！希望大家共同进步！分享是一种快乐，欢迎批评指正！

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