STM32CubeMX_24 | 使用通用定时器产生PWM驱动舵机

只看该作者 · 2020-4-14 14:18

本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的通用定时器外设，产生PWM驱动舵机。

只看该作者 · 2020-4-14 14:21

1. 准备工作
硬件准备
开发板
首先需要准备一个开发板，这里我准备的是STM32L4的开发板（BearPi）：

只看该作者 · 2020-4-14 14:22

舵机
这里我使用常见的 SG90 舵机：

只看该作者 · 2020-4-14 14:22

知识小卡片 —— 舵机

舵机是电机的一种，又叫伺服电机，舵机的优势是可以设定转到指定的位置，本文中使用的SG90型号的舵机可以在0°-180°的范围内转动到指定角度，在实际项目中使用非常广泛。

在硬件上，SG90 舵机有三根线，红色的为电源线（5V），棕色的为 GND ，橙色的为控制线，用来传输 PWM 信号。

只看该作者 · 2020-4-14 14:23

那么，应该产生怎样的PMW波形来控制舵机的转动角度呢？

SG90的舵机要求控制舵机的 PWM 信号频率在50Hz左右，即周期为 20ms 的 PWM 信号，当该信号的高电平部分在0.5ms - 2.5ms之间时，对应舵机转动的角度，具体对应情况如下表：

高电平脉宽舵机转动角度
0.5ms       0°
1.0ms       45°
1.5ms       90°
2.0ms       135°
2.5ms       180°

只看该作者 · 2020-4-14 14:25

知识小卡片结束啦！对舵机有了解了吗？

只看该作者 · 2020-4-14 14:26

软件准备
需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包，以便编译和下载生成的代码；

Keil MDK和串口助手Serial Port Utility 的安装包都可以在文末关注公众号获取，回复关键字获取相应的安装包：

只看该作者 · 2020-4-14 14:27

2.生成MDK工程
选择芯片型号
打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：

只看该作者 · 2020-4-14 14:28

搜索并选中芯片STM32L431RCT6:

只看该作者 · 2020-4-14 14:29

配置时钟源
如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；

这里我都使用外部时钟：

只看该作者 · 2020-4-14 14:30

配置通用定时器TIM16

知识小卡片——STM32L431的定时器

STM32L431xx 系列有 1 个高级定时器（TIM1）, 3 个通用定时器（TIM2、TIM15、TIM16），两个基本定时器（TIM6、TIM7），还有两个低功耗定时器（LPTIM1、LPTIM2）。

STM32L431 的通用 TIMx (TIM2、TIM15、TIM16)定时器功能包括：

16 位(TIM15,TIM16)/32 位(TIM2)向上、向下、向上/向下自动装载计数器，注意：
TIM15、TIM16 只支持向上（递增）计数方式；

16 位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535 之间的任
意数值。

4 个独立通道（TIMx_CH1~4，其中 TIM15 最多 2 个通道， TIM16 最多 1 个
通道），这些通道可以用来作为：
输入捕获
输出比较
PWM 生成(边缘或中间对齐模式)
单脉冲模式输出

可使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路。

如下事件发生时产生中断/DMA：
更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
输入捕获
输出比较

知识小卡片结束啦~

只看该作者 · 2020-4-14 14:31

接下来开始配置TIM16定时器的PWM功能：

首先选择TIM，选择通道1的功能，默认的CH1是PA6引脚，但是开发板上是与 PB8 连接的，所以在右边将PB8配置为TIM16_CH1：

只看该作者 · 2020-4-14 14:31

接下来是对TIM16的参数设置，参照数据手册中的RCC时钟树，TIM16内部时钟来源是PCLK2 = 80Mhz，我们的目的是产生20Hz的PWM，所以预分频系数设置为80-1，自动重载值为20000-1，得到的计时器更新中断频率即为80000000/80/20000 = 50 Hz：

设置PWM输出频率

只看该作者 · 2020-4-14 14:32

其余的一些设置保持默认即可，最后配置PWM占空比：

设置PWM占空比

只看该作者 · 2020-4-14 14:32

配置时钟树
STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：

设置时钟树

只看该作者 · 2020-4-14 14:33

生成工程设置

只看该作者 · 2020-4-14 14:33

代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件：

只看该作者 · 2020-4-14 14:34

生成代码
点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：

只看该作者 · 2020-4-14 14:34

3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码
启动定时器并产生PWM
最后在main函数中开启TIM2并使能其中断（TIM2初始化代码之后）：

复制

int main(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 1 */



  /* USER CODE END 1 */



  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_TIM16_Init();



  /* USER CODE BEGIN 2 */



  HAL_TIM_PWM_Start(&htim16,TIM_CHANNEL_1);



  /* USER CODE END 2 */



  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

  /* USER CODE END 3 */

}

只看该作者 · 2020-4-14 14:35

编译下载之后，可以看到舵机旋转到45°：