【TIM/PWM】驱动舵机

最新推荐文章于 2025-03-26 22:43:00 发布

Pray_Me

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文章标签：单片机嵌入式硬件 stm32 mcu 学习

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用TIM函数配置PWM输出比较模块的函数

TIM_OCxInit();//OC就是Output Compare输出比较

TIM_OCStructInit();//初始化输出比较单元，给输出比较结构体赋一个默认值

TIM_SetCompare1();//单独更改CCR寄存器值的函数，在运行的时候更改占空比

（下面是一些小功能和运行时更改参数的函数）

TIM_ForcedOCxConfig();//配置强制输出模式，在运行中需要暂停输出波形并且强制输出高或低电平

（没啥用，因为强制输出高电平==设置100%占空比，强制输出低电平==设置0%占空比）

TIM_OCxPreloadConfig();//配置CCR寄存器的预装功能（影子寄存器——写入值不会立即生效，而是在更新事件后再生效）

TIM_CtrlPWMOutputs();//仅高级定时器使用，其输出PWM时，需要调用这个函数使能主输出，否则PWM不能正常输出

初始化PWM时从左至右参考该图流程

驱动舵机的关键

PWM 频率： Freq = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)

PWM周期对应计数器的一个溢出更新周期——PWM频率等于计数器的更新频率

PWM 占空比： Duty = CCR / (ARR + 1)
PWM 分辨率： Reso = 1 / (ARR + 1)

由图可知周期为20ms，时钟频率为72MHz（默认），分别可以解得PSC、ARR的值及其对应舵机输出轴转角

//PWM频率为【1/20ms=50Hz】

//此处PSC和ARR的值并不固定，可参考设置为【PSC+1】为72，【ARR+1】为20K

重点：此处的CCR不与占空比有关，纯粹就是对舵机ms的表示，例如CCR=500时代表0.5ms，CCR=1000时代表1ms

1、完成驱动文件导入操作和编写驱动程序基本代码（参考之前文章）

//将【PWM】配置文件放在【Hardware】文件夹里

2、在PWM.c中初始化函数 PWM _Init

void PWM_Init(void)

{

//第一步：开启时钟（注意使用APB1的开启时钟函数，因为TIM2是APB1总线的外设）

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);





//第二步：选择时基单元的时钟（在stm32f10x_tim.h文件中查找函数）

    TIM_InternalClockConfig(TIM2);//这里选择为内部时钟

//时基单元就由内部时钟驱动了





//第三步：配置时基单元（在stm32f10x_tim.h文件中查找函数）

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//指定时钟分频

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//指定计数器模式（此处选择向上计数）

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1;//指定要在下一次更新事件时加载到ARR自动重新加载寄存器中的周期值  ARR取值[0,65535]

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;//指定用于划分TIM时钟的预分频器值    PSC取值[0,65535]

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//指定重复计数器的值(高级定时器才用得上，本项目给0）

    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化时基单元

//第四步：初始化输出比较单元（通道）【引脚定义表】

//使用PA1口对应第一个输出比较通道

    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;



//为了避免出现不确定因素，PWM需要先把结构体成员完整配置一遍默认初始值，再根据需要更改个别地方

    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);//给结构体赋初始值



    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//设置输出比较的模式

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//设置输出比较的极性

    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//设置输出使能

    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;//设置CCR的值

    TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

//到此通道初始化完成，可以在TIM2的OC2通道上输出PWM波形

//波形需要借用GPIO口进行输出

//TIM2的OC2的通道借用了PA1【引脚定义表】

//第五步：初始化GPIO口

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);



    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

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

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

//不需要打开中断和配置NVIC



//第六步：启动定时器（在stm32f10x_tim.h文件中查找函数）

    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);



//至此PWM波形就能通过PA1输出了

//通过PWM的频率、占空比、分辨率计算公式可以得到ARR、PSC、CCR值

//当PSC=72-1    ARR=20000-1    CCR=1500时

//现象为舵机转到0°位置

}

3、在PWM.c中编写更改CCR函数 PWM_SetCompare2

//在运行过程中更改CCR值（改变占空比）CCR在初始化时为0

void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)//单独更改通道1的CCR值

{

TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);

}

//TIM_SetCompare函数设置的是CCR的值，不代表直接设置占空比，占空比是由【CCR】和【ARR+1】共同决定的

4、在PWM.h中声明初始化函数 PWM _In it和更改CCR 函数 PWM_SetCompare2

void PWM_Init(void);

void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);

5、在主程序main.c中 #includ e "PWM .h "

#include "PWM.h"

6、在主循环之前先初始化PWM

7、在主循环中编写程序主体

int main(void)

{

    PWM_Init();

    OLED_Init();



    PWM_SetCompare2(1500);//舵机转到0°

    while(1)

    {

    }

}

实现功能：上电后舵机转到0°

最终目标

一、编写函数，功能为舵机设置角度，参数为0°—180°，可以更直观的调整调度

建立舵机模块完成驱动文件导入操作和编写驱动程序基本代码

//将【Servo】配置文件放在【Hardware】文件夹里

2、在Servo.c中初始化函数 Servo _Init

void Servo_Init(void)

{

PWM_Init();//将其PWM底层初始化

}

3、在Servo.c中编写更改CCR函数 Servo_SetAngle

/*Angle参数计算

Angle=0°        CRR=500

Angle=180°        CRR=2500

通过一次函数可以得到Angle关系式为：SetAngle=Angle/180*2000+500

也就是用函数设置舵机角度为0°时，给CCR赋值500

                        为180°时，给CCR赋值2500

*/

void Servo_SetAngle(float Angle)

{

    PWM_SetCompare2(Angle/180*2000+500);

}

4、在Servo.h中声明初始化函数 Servo _Init和更改CCR函数 Servo_SetAngle

void Servo_Init(void)；

void Servo_SetAngle(float Angle)；

5、在主程序main.c中 #includ e "Servo .h "（比之前用PWM更加直观，知道用的是什么外设）

#include "Servo.h"

//设置角度全部变量float Angle

float Angle;

6、在主循环之前先初始化Servo

添加按键模块

1）在主程序main.c中 #includ e "Key .h "

2）设置键码全局变量 uint8_t KeyNum;

3）初始化按键模块 Key_Init();

7、在主循环中编写程序主体

uint8_t KeyNum;

float Angle;

int main(void)

{

    Servo_Init();

    OLED_Init();

    Key_Init();

    OLED_ShowString(1,1,"Angle:");



    while(1)

    {

        KeyNum = Key_GetNum();

        if(KeyNum == 1)

        {

            Angle += 30;

        }

            if(Angle > 180)

            {

                Angle = 0;

            }

            Servo_SetAngle(Angle);

            OLED_ShowNum(1,7,Angle,3);

    }

}