基于STM32的PWM舵机控制经验分享

2万 · 2023-9-21 16:20

PWM舵机控制

硬件清单

180°舵机
270°舵机
360°舵机
STM/GD32F103C8T6核心板
杜邦线

硬件接线

一、标准/连续旋转舵机
PWM舵机的控制原理基于脉宽调制技术。
1、标准舵机（180°/270°）

具有固定的角度范围
精确控制角度位置

通过改变PWM信号来控制脉冲的高电平时间，从而来控制舵机旋转的角度2、连续旋转舵机（360°）

控制旋转速度和方向
实现无限制的连续旋转

通过改变PWM信号来控制脉冲的高电平时间，从而来控制舵机的速度和方向

二、舵机控制思路
控制信号以固定频率的方波形式发送给舵机；这个方波的周期通常为20ms，即50Hz的频率；
在控制信号中，脉冲的高电平时间决定舵机旋转的角度或旋转速度和方向。

三、PWM实现思路

1、时钟使能

//TIM3时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
//使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

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2、配置GPIO为复用功能及时钟使能

// 配置GPIO为复用功能
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; // 设置要配置的引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 设置引脚模式为复用推挽模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置引脚的速度
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO配置
// 禁用JTAG 启用SWD
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
// 把TIM3_CH1功能部分映射到PB4引脚上
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

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由于使用的是PB4引脚，需要将TIM3_CH1功能部分映射到PB4引脚上

3、配置定时器3为PWM模式

// 配置TIM3为PWM模式
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20000 - 1; // PWM周期，即计数周期20ms，PWM信号频率为50HZ
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 预分频系数，定时器时钟频率为72MHz/72=1MHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数模式为向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

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4、配置TIM3的通道1为PWM输出

// 配置TIM3的通道1为PWM输出
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性为高电平
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 开启OC1预加载寄存器
TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);// 使能自动重装载寄存器
// 使能TIM3定时器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

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四、主要函数

此处代码以180°舵机演示

1、main.c

if(Data_Flag == 1)
{
int Servo_Degree = strtol(Data_Buffer, NULL, 10);//将数组中的数据转换成整数
printf("%s\n",Data_Buffer);//打印数组中的字符串
printf("舵机目前角度 = %d°\n",Servo_Degree);//打印转化后的数据
Degree_Conv_PWM(Servo_Degree);//控制舵机旋转角度
Data_Flag = 0;//标志位重置
memset(Data_Buffer, 0, sizeof(Data_Buffer));//清除数组中的数据
}

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使用轮询的方式判断是否接收到正确的数据，根据串口数据控制舵机运转

2、PWM.c

void Degree_Conv_PWM(int Servo_Degree)// 将接收的数据转换成PWM高电平脉宽
{
float PWM_Time;
PWM_Time = (2000.0 * (Servo_Degree / 180.0)) + 500;
TIM_SetCompare1(TIM3, (int)PWM_Time);//定时器设置比较值函数和通道有关时间参数单位是us
}

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使用强制类型转换是为了保证精度，最后传递给定时器一个整数比较值

3、Usart.c

int fputc(int ch, FILE *f)// printf（）函数重定向
{
// 发送一个字符到USART1
USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
// 等待发送完成
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return ch;
}
void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
Rx_Buffer[Rx_Index] = USART_ReceiveData(USART1);// 从串口接收数据到缓冲区
if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
4、SysTick.c
[code]void Delay_us(uint16_t us)
{
SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
SysTick->CTRL =  5;// 设置SysTick控制寄存器，使其开始倒数计数，并启用SysTick定时器
while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器

}

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使用系统滴答定时器来控制延时

2万 · 2023-9-21 16:20

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
{
memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
Rx_Buffer[0] = '

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

void Delay_us(uint16_t us)
{
SysTick->CTRL = 0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
SysTick->LOAD = 72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
SysTick->VAL = 0;// 将SysTick当前值寄存器清零
SysTick->CTRL = 5;// 设置SysTick控制寄存器，使其开始倒数计数，并启用SysTick定时器
while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
SysTick->CTRL = 0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
}

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使用系统滴答定时器来控制延时

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

;
Rx_Index = 1;
}
else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

[ DISCUZ_CODE_7 ]

使用系统滴答定时器来控制延时

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
{
      printf("Received: %sundefined", Rx_Buffer);// 打印接收到的数据
      memcpy(Data_Buffer, Rx_Buffer + 1, 3);// 使用memcpy函数进行数组内容复制
      memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
      Rx_Index = 0;// 重置索引
      Data_Flag = 1;// 数据标志位
}
else
{
      Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
}
}
}[/code]

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

[ DISCUZ_CODE_7 ]

使用系统滴答定时器来控制延时

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

只看该作者 · 2023-10-21 23:08

写的很详细啊，不错不错，这个很给力

只看该作者 · 2023-10-22 02:00

其实控制舵机用定时器给高低电平也行的

只看该作者 · 2023-10-22 04:00

这个舵机控制就是给多少个脉冲不好计算

只看该作者 · 2023-10-22 06:00

楼主用的是哪款舵机啊？

只看该作者 · 2023-10-22 08:00

列举控制情况的表格感觉很实用

只看该作者 · 2023-10-22 11:00

这个变量Data_Flag是全局变量吧

只看该作者 · 2023-10-22 15:00

如果楼主能把工程贴出来就更好了

只看该作者 · 2023-10-22 19:00

还行，这个控制舵机还是比较简单的

只看该作者 · 2023-10-22 21:00

串口发送数据，然后控制舵机，很不错，想法很好啊

只看该作者 · 2023-10-22 23:00

其实串口用回车换行结尾更好一些