代码收藏家技术教程 2024-10-27

学习STM32的PWM调速电机

引言： PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制是一种常见的电路调制技术，通过改变脉冲的高电平时间来实现对电路的调制控制。在电机控制领域，PWM被广泛应用于调速电机的控制，通过改变电机供电脉冲的宽度来改变电机的转速。

本文将介绍如何使用STM32微控制器对PWM调速电机进行控制，并提供详细的代码案例来实现该功能。

一、STM32 PWM模块介绍 STM32微控制器具有内置的PWM模块，它允许我们通过寄存器设置来生成PWM信号。在本文中，我们将使用TIM（定时器/计数器）模块来生成PWM信号。

STM32的PWM模块具有以下主要特点：

可以生成多个独立的PWM通道。
可以设置脉冲的频率和占空比。
可以支持不同的计数模式，如向上计数、向下计数等。

二、配置STM32的PWM引脚在使用STM32的PWM模块之前，首先需要配置PWM输出引脚。PWM引脚可以根据具体的需求配置为不同的GPIO模式和输出模式。

以下是配置STM32的PWM引脚的示例代码：

#include "stm32f4xx.h"

void GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  /* 开启GPIO时钟 */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

  /* 配置GPIO引脚为复用模式 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /* 配置GPIO引脚功能为PWM输出 */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_TIM1);
}

在这段代码中，我们将PA8引脚配置为复用模式（AF），并将其配置为PWM输出引脚。在具体的应用中，可以根据需要将其他引脚配置为PWM输出。

三、配置STM32的PWM模块在配置STM32的PWM模块之前，我们需要先对TIM（定时器/计数器）模块进行配置。以下代码示例演示了如何配置TIM1作为PWM模块，并设置频率和占空比。

#include "stm32f4xx.h"

void TIM_Config(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

  /* 开启TIM时钟 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

  /* 配置TIM基本参数 */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 83;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 19999;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
  TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* 配置TIM PWM参数 */
  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 = 1500;
  TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

  /* 使能TIM PWM输出 */
  TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
}

在这段代码中，我们使用TIM1作为PWM模块，并配置了TIM的基本参数和PWM参数。具体来说，我们将TIM的预分频器设置为83，周期设置为19999，这样可以得到1ms的定时周期。TIM的占空比通过修改TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse来控制，这里设置为1500，占空比为50%（1500/20000 = 0.075）。

四、实现PWM调速电机控制现在我们已经完成了STM32的PWM引脚和PWM模块的配置，接下来我们可以使用PWM模块来实现电机的调速控制。

以下是一个简单的例子，演示如何使用PWM调速电机：

#include "stm32f4xx.h"

void TIM_Config(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

  /* 开启TIM时钟 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);

  /* 配置TIM基本参数 */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 83;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 19999;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
  TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* 配置TIM PWM参数 */
  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 = 1500;
  TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);

  /* 使能TIM PWM输出 */
  TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);
}

int main(void)
{
  /* 初始化时钟 */
  SystemInit();

  /* 配置GPIO */
  GPIO_Config();

  /* 配置TIM */
  TIM_Config();

  while(1)
  {
    /* 改变PWM占空比 */
    for(int i = 0; i < 20000; i += 1000)
    {
      TIM_SetCompare1(TIM1, i);
      delay(1000);
    }
  }
}

在这个例子中，我们使用TIM1作为PWM模块，通过调整TIM_SetCompare1函数的参数来改变PWM的占空比。在主函数的无限循环中，我们以1s的间隔递增PWM占空比，并使用delay函数进行延时。这样可以实现电机的调速控制。

结论：通过以上代码示例，我们可以看到如何使用STM32的PWM模块来实现对电机的调速控制。通过改变PWM的占空比，我们可以改变电机的转速。当然，实际的应用中可能需要更复杂的控制逻辑，但本文提供的代码示例可以作为一个良好的起点。希望本文能帮助到对STM32 PWM调速电机控制感兴趣的读者。

作者：大黄鸭duck.