代码收藏家技术教程 2023-02-10

STM32驱动步进电机；步进电机的驱动；步进电机驱动板的使用；STM32输出不同频率的波形；

一、概述

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电机又称脉冲步进电机。

二、目的

今天主要讲诉一下使用STM32驱动步进电机（文中采用的是STM32F103VET6）、步进电机的驱动方法，普通步进电机驱动器的使用方法，STM32相关引脚和定时器的配置，如何进行调速。

三、关键词

STM32，步进电机，步进电机驱动器，调频；

四、内容

1.项目用到的器件及参数

1)器件

STM32F103VET6系统板、57HS7630A4D8步进电机1个、两相混合步进电机驱动器1个，开关电源（调至24V）、导线（A/B两相4根，电源2根，信号线4根“含一根脉冲信号线和一根换向线”）

2)步进电机参数

2.步进电机驱动器的使用

1）步进电机驱动器的介绍

拿到一个步进电机驱动器，首先要知道每个区域的功能，如图，共有8个拨动开关，对应的组合表示对应的功能:

SW1、SW2和SW3是设置驱动器输出的电流大小

Peak：峰值电流；

RMS current：均方根电流；

我们的步进电机额定电流3A，这里选择Peak 为3.32，也就是SW1、SW2和SW3打到ON/OFF/ON;

SW4表示没有脉冲的情况下电流是全电流还是半电流。这里拨动到OFF，如果开启的是full current模式，那电机待机时不会电流自动减半，一直保持全电流。在使用时，如果是在需要保持力矩比较大的地方，那么一般不开启half current模式，以防电机失位，其他一般情况下开启half current为好；

SW5、SW6、SW7和SW8表示细分值；Pulse/rev：每转一圈需要的步数；

对于步距角1.8°的步进电机，则旋转一圈对应的步数为：360/1.8=200，对应的细分就是1。所以当Pulse/rev为400档是，也即SW5、SW6、SW7和SW8表示OFF/ON/ON/ON时，系分数为400/200=2，也就是说转一圈需要400步，那么对应的步距角相当于1.8/2=0.9°，也就是2细分；

以此类推，800对应4细分、1600对应8细分、3200对应16细分；

值得注意的是，细分越大精度的确可以提高，并且电机运行更平稳，但是相对的来说脉冲频率就变大，所以一些控制器的脉宽不够，导致电机失步、堵转，所以选择细分要根据实际来调，不是越大越好。能大则大。

2）步进电机鉴相以及接线

先上接线图！！！！

鉴相：

对于两相步进电机，AB两相总共四条线，怎么才能区分那两条对应的是同一相呢，有两种常用方法：

第一种是用万用表测量，当两根相线相通时为一相，那么另外两根就是另一相啦；

第二种是不需要任何辅助工具，更加方便，只需要任意两个线接触在一起，然后实在拧电机的转轴，如果拧不动或者有明显的阻力感那么这两根线就是同一相啦。

鉴相完毕！下面开始接线：

对应的相线接到驱动板上，DC+和DC-接到电源的正负两极，注意电压要求以及正负极不要接反了，接下来开始接信号线。

步进电机驱动器EN是和控制器之间连接的使能信号接口，大部分情况下不需要使用使能信号，如果使用，就是让步进电机完全悬空，这里我们悬空EN端，DIR是方向线，不接也是可以的，不过不能改变旋转方向，只需要在对应的端输入相反的电位就能改变电机旋转的方向。

我们注意到DIR和PUL都有两根，分别是正和负，我们统一接正或者负然后引出来即可。这里将PUL+和DIR+并联引出接到STM32的+5V引脚，这样的话我们只需要在PUL对应的另一个端口PUL-输入脉冲即可驱动，最终驱动板收到的脉冲信号是PUL+和PUL-之间的脉宽，因为我们已经将PUL+接好，这样的话PUL-端输入的脉冲就是驱动板收到的脉冲，同理DIR-上面给不同的电平就会改变方向；接线完成，我们开始写控制程序；

3.驱动函数的讲解

1)理论介绍，参数选取

首先将SW开关拨动到对应的位置，这里Peak为3.32，SW4为OFF，Pulse为6400；通过前面的介绍，此时细分为32细分，所以有公式

这里对应有N=1.8，X=32，

如果想要转速n=1rad/s，即每秒转1圈，则有 f=32*360/1.8=6400，仔细看会发现，选择的细分数下对应的驱动器上面的Peak值就是对应的脉冲频率。

2）驱动程序的书写

使用定时器8的通道一，产生PWM波形详情可以看之前的博客内容，驱动舵机的那一篇，驱动步进电机与舵机用到的都是同一个定时器的配置

对于STM32F103VET6，主频为72MHZ，使用定时器产生脉冲，f=6400，对应的周期就是1/6400=0.00015625，所以此时ARR与PSC的乘积应该为0.00015625*72000000=11250，设置

TIMx->PSC寄存器设置为72-1，则TIMx->ARR寄存器值为156，这样定时器的频率就是6400HZ。定时器初始化函数如下：（注解很详细！）

void Init_Configuration1(u16 per,u16 psc)	 //步进电机初始化参数配置
{
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructrue;    //GPIO结构体定义
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStructrue;    //时钟结构体定义
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructrue;                //中断通道结构体定义

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);    //开启GPIO端口时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8 , ENABLE);    //开启定时器时钟
    
	GPIO_InitStructrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;            //引脚定义设置
	GPIO_InitStructrue.GPIO_Pin	=GPIO_Pin_6;                //引脚定义设置
	GPIO_InitStructrue.GPIO_Speed =	GPIO_Speed_50MHz;        //引脚定义设置
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructrue);                    //引脚定义设置

	TIM_TimeBaseInitStructrue.TIM_ClockDivision=0;                //定时器初始化设置
	TIM_TimeBaseInitStructrue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//定时器初始化设置
	TIM_TimeBaseInitStructrue.TIM_Period=per;                    //定时器初始化设置
	TIM_TimeBaseInitStructrue.TIM_Prescaler=psc;                  //定时器初始化设置
	TIM_TimeBaseInit(TIM8,&TIM_TimeBaseInitStructrue);            //定时器初始化设置

	TIM_OCInitStructrue.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;                //PWM1模式
	TIM_OCInitStructrue.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;        //设置PWM输出极性high
	TIM_OCInitStructrue.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;    //PWM比较输出使能
	TIM_OCInitStructrue.TIM_Pulse=0;                                //初始化脉宽为0
	TIM_OC1Init(TIM8,&TIM_OCInitStructrue);                        //初始化通道一

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM8,TIM_OCPreload_ENable);  //使能TIM8在CCR1上的预装载寄存器

	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8,ENABLE);	    //高级定时器输出PWM必须MOE主输出使能	
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM8,ENABLE);    //使能TIM8在ARR上的预装载寄存器
	TIM_Cmd(TIM8,ENABLE);	                //开启定时器

}

PWM模式1下，只需要TIM8->CCR1寄存器的值取TIM8->ARR值的二分之一，就可以产生一个标准的方波，这里TIM8->ARR为156，TIM8->PSC为72-1，脉冲频率为6400HZ，这样通过映射到PC6管脚输出，因为STM32的标准输出电压为3.3V，所以要利用外部电路放大产生幅值为5V的脉冲，这样就可以驱动步进电机每秒旋转一圈了，如果要更改速度，只需要改变脉冲频率，也就是TIM8->ARR的值，比如此时TIM8->ARR=156，如果TIM8->ARR=100，则电机旋转速度增加，TIM8->ARR=200电机转速减小，TIM8->ARR的值越大对应的脉冲频率越小，速度就降低，反之则会速度越快。

extern int pul =156;    //默认32细分下每秒一圈，对应TIM8->ARR的值
//按键更改脉冲频率调速
//button_num为按键
//pul为脉冲宽度
void change_pulse()    //更改脉冲频率函数
{
	if (button_num == 4)     //减
	{
		if(Show_Send_Tag==1)
		{
			pul+=10;
			TIM8->ARR=pul;    //TIM8->ARR的值决定脉冲频率
		}
	}
	else if (button_num == 3)    //加
	{
		if(Show_Send_Tag==1)
		{
			pul-=10;
			if(pul<=5)
				pul=5;
			TIM8->ARR=pul;    //TIM8->ARR的值决定脉冲频率
		}
	}	
	pulse(pul/2);            //脉冲宽度为0.5，输出标准方波

	button_num = 0;
}
//设置脉冲宽度
void pulse(int angle)
{
	TIM8->CCR1=angle;
}