STM32 TIM定時器的使用（5）——PWM驅動電調控制無刷電機（有原始碼）-有解無憂

1、系列目錄

基本計時實驗
輸入捕獲實驗（實驗3的基礎）
電容按鍵檢測實驗
輸出PWM實驗
PWM驅動無刷電機實驗

2、程式設計分析

本次我們采用按鍵控制無刷電機的轉速，實驗本質是通過按鍵中斷改變CCR的值，從而使PWM的占空比跟隨按鍵改變，將PWM信號輸入電調，最終實作對無刷電機的控制，

3、實驗用具

正點原子STM32F1精英板
新西達30A無刷電調
A2212 1000KV無刷電機

4、程式設計分析

程式設計可以分為三大塊：

定時器、按鍵配置
電機控制程式
按鍵中斷服務函式

1、定時器、按鍵的配置：
定時器選擇TIM4，因為TIM4的四個通道引腳剛好都在板子上，并且不需要重定義埠，比較方便，四個通道分別為PB6、7、8、9，
原子的板子上總共有KEY0（PE4），KEY1（PE3），KEY_UP（PA0）三個按鍵，剛好可以配置為加速鍵（KEY1）、減速鍵（KEY0）、剎車鍵（PA0），
2、電機控制程式：
根據按鍵，改變寫入CCR暫存器的值，CCR/ARR的比值及為輸出PWM的占空比，直接通過TIMx->CCR1 = x;寫入CCR的值，這是暫存器變成的一種方法，可以直接給CCR暫存器賦值，很好用，
3、按鍵中斷函式，這里可以設定兩個變數ccr_val和add_val，ccr_val代表輸出占空比5%的PWM的CCR的值，電調通過5%-10%的PWM信號控制電機0-100%的轉速，所以占空比最高為10%的PWM，add_val是每次按鍵增加或者減少的CCR，最后寫入暫存器的CCR=ccr_val+add_val，

電機控制流程

電路連接——開發板上電，電機上電——電調校對油門——按鍵——電機啟動

如果不理解電調校對油門以及相關操作，點擊這里

5、代碼示例，很多思想一看程式就明白

1、TIM初始化

//MOT_GPIO PB6,7,8,9
#define MOT_GPIO					GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9
#define MOT_GPIO_APBxClock_FUN		RCC_APB2PeriphClockCmd
#define MOT_GPIO_CLK				RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO

#define MOT_TIM						TIM4
#define MOT_TIM_APBxClock_FUN 		RCC_APB1PeriphClockCmd
#define MOT_TIM_CLK 				RCC_APB1Periph_TIM4

/**  TIM4定時器基礎配置
  *  功能：
  *  入口引數：arr；psc
  *  回傳值：無
  */
void PWM_TIM_GPIO_Config(u16 arr,u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef			GPIO_InitStructure;		
	TIM_TimeBaseInitTypeDef		TIM_TimeBaseStructure;
	
	MOT_GPIO_APBxClock_FUN(MOT_GPIO_CLK,ENABLE);
	MOT_TIM_APBxClock_FUN(MOT_TIM_CLK,ENABLE);
		
	//PB6,7,8,9 配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MOT_GPIO;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);	

	//TIM5基礎配置	
	//計時器時鐘 = APB總線時鐘/分頻因子
	//							psc
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;//重裝載值/最大計數值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;//預分頻值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInit(MOT_TIM,&TIM_TimeBaseStructure);	
	
}

/**  PWM 配置
  *  功能：配置四路PWM控制電機,后期可擴展為電機解鎖程式
  *  入口引數：無
  *  回傳值：無
  */
void PWM_OC_Config(u16 ccr)
{
	TIM_OCInitTypeDef			TIM_OCInitStructure;
	
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccr;
	
	//前左電機 CCR1 PB6     
	TIM_OC1Init(MOT_TIM, &TIM_OCInitStructure); 
	TIM_OC1PreloadConfig(MOT_TIM, TIM_OCPreload_Enable); //使能MOT_TIM在CCR1上的預裝載暫存器
	//前右電機 CCR2 PB7 
	TIM_OC2Init(MOT_TIM, &TIM_OCInitStructure); 
	TIM_OC2PreloadConfig(MOT_TIM, TIM_OCPreload_Enable); //使能MOT_TIM在CCR2上的預裝載暫存器
	//后左電機 CCR3 PB8
//	TIM_OC3Init(MOT_TIM, &TIM_OCInitStructure); 
//	TIM_OC3PreloadConfig(MOT_TIM, TIM_OCPreload_Enable); //使能MOT_TIM在CCR3上的預裝載暫存器
	//后右電機 CCR4 PB9
	TIM_OC4Init(MOT_TIM, &TIM_OCInitStructure); 
	TIM_OC4PreloadConfig(MOT_TIM, TIM_OCPreload_Enable); //使能MOT_TIM在CCR4上的預裝載暫存器

	TIM_ARRPreloadConfig(MOT_TIM, ENABLE); //使能MOT_TIM在ARR上的預裝載暫存器
	TIM_Cmd(MOT_TIM, ENABLE);  //使能MOT_TIM外設
	
}

void PWM_Config(void)
{
	PWM_TIM_GPIO_Config(2000,720-1);
	PWM_OC_Config(200);	
}

2、電機驅動，實驗初期先不需要考慮各個CCR的準確值，后期加入PID之后可以通過PID精確控制每個電機

/*****************************************************
* 						通過按鍵中斷方式控制電機轉速
（優先級 KEY0和KEY1屬于不同操作，優先級KEY0>KEY1（減速>加速））
*滿油門  CCR 200 10%
*零油門	 CCR 100 5%	
*	KEY0	（PE4） 減速		[0,20]次
*	KEY1	（PE3） 加速		[0,20]次
*	KEY_UP	（PA0） 剎車 		CCR=5%
*現階段控油門轉速僅有五個等級,后期按比例增加，按等比例分配為 100,105,110,115,120,125,130,135,140,145,150,155,160,165,170,175,180
*其中KEY_UP僅用作電調初始化，初始CCR=200（10%），KEY_UP為CCR=100（5%），可以做緊急剎車使用
*
*
2021年1月31日10:13:03
*
**************************************************************/

#include "bsp_motor.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "key.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"

/**  電機控制程式
  *  功能：控制四個通道的CCR
  *  入口引數：ccr1，ccr2，ccr3，ccr4
  *  回傳值：無
  *	 注：取值[0,0xFFFF]
  */
void MOT_Control(u16 ccr1,u16 ccr2,u16 ccr3,u16 ccr4)
{
	TIM4->CCR1 = ccr1;
	TIM4->CCR2 = ccr2;
	TIM4->CCR3 = ccr3;
	TIM4->CCR4 = ccr4;
}

3、按鍵中斷服務函式，通過這個函式控制CCR的改變
（1）中斷配置

/**  按鍵中斷配置
  *  功能：配置三個按鍵的中斷設定
  *  入口引數：無
  *  回傳值：無
  */
static void EXTI_Config(void)
{
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource3);//加速鍵PE3
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource4);//減速鍵PE4
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);//停止鍵PA0

	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3 | EXTI_Line4 | EXTI_Line0;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
	
}

static void NVIC_Config(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	//加速鍵PE3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
	//減速鍵PE4
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
	//停止鍵PA0 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
}

void KEY_EXTI_Config(void)
{
	EXTI_Config();
	NVIC_Config();
	EXTI_ClearFlag(EXTI_Line0);
	EXTI_ClearFlag(EXTI_Line3);
	EXTI_ClearFlag(EXTI_Line4);
}

（2）中斷服務函式

u16 ccr_val = 100;//5%的CCR，起始狀態
int add_val = 0;//每次按鍵CCR增加的值
int a =0;
//實際設定寫入的CCR=ccr_val+add_val

/**  按鍵中斷服務函式
  *  功能：根據不同的按鍵設定不同的CCR的值
  *  入口引數：無
  *  回傳值：無
  */
//加速
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
	delay_ms(10);
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3) != RESET)
	{
		if(KEY1 == 1)
		{
			add_val += 5;
			LED1 = !LED1;
			if(add_val<81)//最高允許加速到80%
			{	
				MOT_Control(ccr_val+add_val,ccr_val+add_val,ccr_val+add_val,ccr_val+add_val);	
				printf("3CCR = %d\r\n",TIM_GetCapture1(TIM4));
			}
			else		
			{
				BEEP;
				add_val = 80;
			}				
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);
	}
}
//減速
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
	delay_ms(10);
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line4) != RESET)
	if(KEY0 == 1)
	{
		add_val -=5;
		printf("%d\r\n",add_val);
		LED0 = !LED0;
		if(add_val > -1)
		{
			MOT_Control(ccr_val+add_val,ccr_val+add_val,ccr_val+add_val,ccr_val+add_val);
			printf("4CCR = %d\r\n",TIM_GetCapture1(TIM4));			
		}
		else
		{	
			BEEP;
			add_val = 0;
			printf("add_val已歸零,add_val = %d\r\n",add_val);
		}
	}	
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);
}
//停止
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	delay_ms(10);
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)
	{	
		if(KEY1 == 1)
		{
			BEEP = !BEEP;
			MOT_Control(ccr_val,ccr_val,ccr_val,ccr_val);
			printf("0CCR = %d\r\n",TIM_GetCapture1(TIM4));
		}
		printf("剎車成功\r\n");
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
	}
}

6、實驗現象

可以看到加速成功，綠色LED燈閃爍，電機速度加快，

串口輸出CCR，ccr_val和add_val正常，

7、總結

PWM控制無刷電機的使用在顯示中非常廣泛，還可以控制步進電機、伺服電機，現在的高精度加工制造產業都脫離不了伺服電機，所以先學習好PWM控制無刷電機這種簡單的控制，才能為以后打好基礎，后期我將會把四旋翼無人機的設計上傳，本節課的控制電機實驗就是無人機所需要使用的電機控制程式，

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