STM32输出可控数量与频率的脉冲

只看该作者 · 2021-7-6 08:03

最近在准备电赛做往年的题目，遇到了使用步进电机作为执行器的题目，步进电机有固定的步距角，所以每圈有固定的步数，比如我现在使用的步进电机的步距角为1.8度，所以说转一圈需要走200步，我使用的步进电机驱动器可以进行16细分，这样每转一圈就需要3200步。而这个驱动器使用脉冲来进行控制，每收到一个脉冲就会走一步，所以如果可以每次精确的控制输出的脉冲数，那么在不失步的情况下可以精确控制步进电机转过的角度。
关于脉冲输出的控制我查阅网上资料后发现有五种方法
1、单脉冲法，需要一个脉冲中断一次，中断次数多，影响效率
2、一个定时器输出PWM，另一定时器进行中断计数，与方法1一样，同样需要频繁的中断
3、用主从定时器门控方式，比较繁琐
4、用一个定时器（从）作为另一个定时器（主）的外部时钟触发源
5、高级定时器T1、T8的重复计数方式，RCR计数中断，看手册好像这种方式最简单，能满足一部分人要求，缺点是寄存器只有8位，最多实现255个脉冲计数输出。
这里我使用了第四个方法。

只看该作者 · 2021-7-6 08:04

pulse.h

#ifndef __PUSEL_H
#define __PUSEL_H
#include "sys.h"
void TIM1_config(u32 Cycle);
void TIM2_config(u32 PulseNum);
void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum);

#endif

只看该作者 · 2021-7-6 08:05

pulse.c
#include "pulse.h"

/***********************TIM1初始化函数*************************/
/****参数：****************************************************/
/******u32 Cycle用于设定计数频率（计算公式：Cycle=1Mhz/目标频率）/
/****返回值：**************************************************/
/******无*****************************************************/
void TIM1_config(u32 Cycle)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_TIM1 , ENABLE); //时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;                //TIM1_CH4 PA11
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);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Cycle-1;                //使用Cycle来控制频率（f=72/(71+1)/Cycle）  当Cycle为100时脉冲频率为10KHZ
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;                   //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //设置时钟分割：TDTS= Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;          //重复计数，一定要=0！！！（高级定时器特有）
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);
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 = Cycle/2-1;                   //设置待装入捕获寄存器的脉冲值（占空比：默认50%，这可也可以调节如果需要的话将它作为一个参数传入即可）
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;    //输出极性
TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);          //使能通道4
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable); //设置为主从模式
TIM_SelectOutputTrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update); //选择定时器1的触发方式（使用更新事件作为触发输出）

TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);             //使能通道4预装载寄存器
TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);                            //使能TIM1在ARR上的预装载寄存器
}

只看该作者 · 2021-7-6 08:07

/***********************TIM2初始化函数*************************/
/****参数：****************************************************/
/******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/
/****返回值：*************************************************/
/******无*****************************************************/
void TIM2_config(u32 PulseNum)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  //使能定时器2的时钟
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PulseNum-1;    //脉冲数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_ITR0);    //选择定时器2的输入触发源（内部触发（TIM1））
TIM2->SMCR|=0x07;                                  //设置从模式寄存器（SMS[2:0]:111 外部时钟模式1）
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,DISABLE);    //更新中断失能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);       //定时器2中断初始化
}

只看该作者 · 2021-7-6 08:08

/************************脉冲输出函数**************************/
/****参数：****************************************************/
/******u32 Cycle用于设定计数频率（计算公式：Cycle=1Mhz/目标频率）/
/******u32 PulseNum用于设定输出脉冲的数量（单位：个）************/
/****返回值：**************************************************/
/******无*****************************************************/
void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum)
{
TIM2_config(PulseNum);    //设置脉冲数量
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);    //使能TIM2（从定时器）
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); //清除中断标志位
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); //使能更新中断
TIM1_config(Cycle);    //使能定时器1（主定时器）

TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);    //使能定时器1
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);    //高级定时器一定要加上，主输出使能
}

只看该作者 · 2021-7-6 08:09

/********************定时器2的中断服务函数**********************/
/****参数：****************************************************/
/******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/
/****返回值：*************************************************/
/******无*****************************************************/
/****函数说明:************************************************/
/*当TIM的CNT寄存器的值到达设定的Update值会触发更新中断，此时设定的脉冲数已输出完毕，关闭TIM1和TIM2*/
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)  //TIM_IT_Update
{
      TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  // 清除中断标志位
      TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE);    //主输出使能
      TIM_Cmd(TIM1, DISABLE);    //关闭定时器
      TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);    //关闭定时器
      TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, DISABLE);  //关闭TIM2更新中断

}
}

只看该作者 · 2021-7-6 08:09

main.c
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "pulse.h"

int main()
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
delay_init();    //延时函数初始化
uart_init(9600);    //9600
led_init();
while(1)
{
  LED=1;
  delay_ms(500);
  LED=0;
  delay_ms(500);
  Pulse_output(100,3200);
}
}

只看该作者 · 2021-7-6 08:10

脉冲频率10KHz，每经过1s会输出3200个脉冲，步进电机会转1周。经过测试，可以快速输出可控频率和数量的脉冲，控制效果也良好，具体实用效果还需要在项目中运用后再更新。