快速学习Stm32舵机控制板控制多个舵机运动以及调速

本文详细介绍了如何使用STM32单片机通过单个定时器中断法实现对8个舵机的同时控制。通过将20ms的控制周期分时复用,每2.5ms控制一个舵机,实现了多个舵机的同步转动。此外,还探讨了脉冲细分法来控制舵机的调速,通过调整脉宽值实现平滑运行。内容涵盖初始化配置、GPIO控制、定时器设置及速度控制策略,为扩展到更多舵机控制提供了基础。

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本次分享stm32对多个舵机的控制,之前讲解过单个舵机的控制。以及控制原理,定时器的使用和pwm的输出来控制一个舵机的角度转向。这次就和大家分享一下多个舵机的控制以及调速。利用单片机实现对 8 个舵机的同时控制,掌握多个舵机控制程序实现方法。从单个舵机控制到多个舵机控制,理解定时器的分时复用。为扩展控制 16 路,24 路舵机打下坚实的基础。

多个舵机控制如下图所示
16路舵机控制板子(维特智能)
在这里插入图片描述
多个舵机控制方案

利用单个定时器中断法。该方案的实现方法是将舵机 20ms 的周期分解成若干份(由于舵机控制信号的最大高电平时间为 2.5 毫秒,故一般分成 8 份以上), 每一份时间完成一个舵机的控制。以将 20ms 平均分解成 8 份为例进行说明:单片机上电初始化时,先将所有的 IO 端口电平拉低;当定时器产生第一次溢出中断时,在中断服务程序中对定时器计数寄存器重新赋值,所赋值为第一个受控舵机控制信号的高电平时间值,并将 IO 口拉高;当定时器产生第二次中断时,继续给寄存器重新赋值,此次所赋值为 2.5ms 减去高电平所得时间值;剩下的17.5ms 时间内重复七次上述操作,这样即可同时完成 8 个舵机的控制。

每20mm的周期,把每个周期分为8分,每份2.5mm 控制一个舵机,总共控制8个舵机

参考demo 本次使用stm32f103 c8t6

主函数

 int main(void)
{
   
      
	SysTick_Init();		//系统滴答定时器初始化 		
	Servor_GPIO_Config();
	Timer_Init();
	Timer_ON();
	while (1)
	{
   
   	
		for(i=0;i<8;i++)           //每个舵机到0度
		{
   
   
			CPWM[i]=500; //给PWM舵机一个0.5ms的高电平脉冲,传入到定时器2 
		}
	
		Delay_ms(1000); 
		for(i=0;i<8;i++)           //每个舵机到180度
		{
   
   
			CPWM[i]=2500;//给PWM舵机一个2.5ms的高电平脉冲,传入到定时器2 
		} 
		Delay_ms(1000); 
	}
} 

初始化i/o口

void Servor_GPIO_Config(void)	
{
   
   
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable , ENABLE);
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable , ENABLE);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd
<think>嗯,用户的问题是关于使用STM32作为16路舵机控制板控制器,需要相关的教程或方案。首先,我需要确认用户的需求是什么。他们可能想控制多个舵机,比如机器人项目或自动化设备,需要同时管理16个舵机。那么,我应该从STM32的硬件资源和软件配置入手,特别是PWM生成部分,因为舵机通常通过PWM信号控制角度。 首先,STM32的定时器(TIM)模块可以生成多个PWM通道。每个定时器通常有4个通道,所以如果用户需要16路,可能需要多个定时器。例如,使用4个定时器,每个提供4个通道,总共16路。或者有些高级定时器可能有更多通道?比如TIM1或TIM8可能有更多的通道吗?需要查证。不过通常来说,每个定时器有4个通道,所以可能需要4个定时器来支持16路PWM输出。 接下来,硬件设计方面,需要选择合适的STM32型号。比如STM32F4系列或F1系列,因为它们有较多的定时器资源。比如F407VET6有14个定时器,可能足够分配。同时,需要考虑GPIO的布局,确保PWM引脚可以方便地连接到舵机控制板上,可能需要电平转换,因为舵机通常使用5V信号,而STM32是3.3V,所以可能需要电平转换电路或者选择支持5V耐受的GPIO。 软件配置方面,用户可能需要使用STM32CubeMX进行初始化配置,设置定时器为PWM模式,配置每个通道的周期和占空比。然后编写代码动态调整占空比以控制舵机角度。此外,舵机控制信号是周期为20ms的PWM波,高电平宽度在0.5ms到2.5ms之间对应0-180度。因此,定时器的周期需要设置为20ms,对应频率50Hz。例如,假设使用72MHz的主频,预分频和自动重装载值需要计算正确。 用户可能需要多路PWM的同时控制,所以需要确保定时器配置正确,并且每个通道独立可调。此外,资源冲突的问题需要注意,比如同一定时器的不同通道是否共享相同的ARR和PSC值,这可能导致无法单独调整频率,但占空比可以独立。因此,同一组定时器的四个通道只能有相同的频率,但不同的占空比,这对舵机控制来说没问题,因为所有舵机都需要相同的50Hz频率,只是占空比不同。 然后,用户可能需要示例代码,比如使用HAL库的函数来启动PWM,设置占空比。比如HAL_TIM_PWM_Start(&htimX, TIM_CHANNEL_Y); 然后使用__HAL_TIM_SET_COMPARE()来调整占空比。另外,动态调整角度可能需要将角度转换为对应的脉冲宽度,比如0度对应0.5ms,180度对应2.5ms,所以占空比的计算公式需要正确。 另外,用户提到16路舵机,可能需要扩展IO,如果STM32的定时器通道不够,可能需要使用外部的PWM扩展芯片,比如PCA9685,但用户可能更倾向于直接使用STM32的资源,所以需要确认所选STM32型号是否有足够的定时器通道。 参考用户提供的引用资料,引用1是关于PWM控制舵机的基础教程,引用2提到了使用外部中断和定时器配置,可能涉及到遥控控制,但用户的问题更关注多路PWM输出。因此,可以结合这些资料,说明如何配置多个定时器,每个定时器生成四路PWM,然后组合起来达到16路。 可能还需要考虑电源问题,因为多个舵机同时运行需要较大的电流,STM32的电源和舵机电源应该分开,避免电压跌落或干扰。同时,可能需要使用外部电源为舵机供电,并通过共地连接。 最后,用户可能需要具体的步骤,从选型、CubeMX配置、代码编写到硬件连接,因此回答需要结构清晰,分步骤说明,并给出示例代码片段,以及注意事项如电源管理和信号电平转换。同时,生成的相关问题可能涉及具体型号推荐、多路扩展方法、角度精度优化、同步控制问题等。</think>### STM32实现16路舵机控制方案 #### 1. 硬件设计要点 - **MCU选型**:推荐使用STM32F407VET6(14个定时器)或STM32F103C8T6(4个定时器),根据定时器通道数量选择 - **PWM信号生成**:每个定时器可输出4路独立PWM,需至少4个定时器支持16路 - **电平转换**:使用TXS0108E等芯片将3.3V信号转为舵机需要的5V电平[^1] - **电源隔离**:舵机电源与MCU电源需独立供电,推荐使用MP1584EN模块提供5V/3A输出 #### 2. STM32CubeMX配置步骤 1. 启用4个通用定时器(如TIM1/2/3/4) 2. 每个定时器配置4个PWM通道 3. 设置参数: ```c Prescaler = 71 //72MHz/(71+1)=1MHz Counter Period = 19999 //1MHz/20000=50Hz Pulse = 500-2500 //对应0.5ms-2.5ms脉冲 ``` 4. 启用DMA传输(可选)以提高响应速度[^2] #### 3. 核心代码实现 ```c // 启动所有PWM通道 HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2); // 重复启动所有16个通道... // 角度控制函数 void SetServoAngle(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, float angle) { uint16_t pulse = 500 + (2000/180.0)*angle; //角度转脉冲 __HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, Channel, pulse); } // 示例:控制第1路舵机转动90° SetServoAngle(&htim1, TIM_CHANNEL_1, 90.0); ``` #### 4. 关键参数对照表 | 舵机角度 | 脉冲宽度(ms) | 寄存器值(1MHz时钟) | |---------|-------------|--------------------| | 0° | 0.5 | 500 | | 90° | 1.5 | 1500 | | 180° | 2.5 | 2500 | #### 5. 扩展方案 - **通道不足时**:使用PCA9685 PWM扩展芯片,通过I2C接口扩展16路PWM - **同步控制**:利用定时器主从模式实现多路PWM同步触发 - **运动规划**:添加线性插值算法实现平滑运动: ```c for(int t=0; t<=100; t++){ float angle = start + (end-start)*t/100.0; SetServoAngle(...); HAL_Delay(10); } ```
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