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利用STM32驱动三轴步进电机的控制程序

Primary LanguageC

4StepperMotorsDriveBySTM32F103x

基于 STM32F103x系列 单片机的三轴步进电机驱动程序

已不再做电机控制0_0

这个demo本身是很简单的,本科的时候学习用的

另外再上传另一个demo供大家学习用,类似的,使用时切换到该分支, git checkout HGRobotSimpleDemo.

HGRobotSimpleDemo, 一个简单的滑轨机器人程序, 适合初学者, 只是给出了大致的架构, 只包括上位机与机器人通信(WinForm->LwIP栈->步进电机),板子用的stm32F4.

上位机的话用了因为用了海康的网络球机,所以有网络通信/串口通信/视频监控的功能,都是用SDK开发的。

实际上真正的机器人用的是伺服电机,步进电机也就拿来入门即可。

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4StepperMotorsDriveBySTM32F103x

1.相关的GPIO接口说明:

  • 电机用GPIOC口

     // (MotorX)A4988--> GPIOC0-GPIO1
     GPIOC0 	--> ENABLE
     GPIOA1 	--> STEP(TIM2 CH2)
     GPIOC1	--> DIR  
     // (MotorY)A4988--> GPIOC2-GPIO3
     GPIOC2 	--> ENABLE
     GPIOA7 	--> STEP(TM3 CH2)
     GPIOC3	--> DIR  
     // (MotorZ)A4988--> GPIOC4-GPIO5
     GPIOC4 	--> ENABLE
     GPIOB7 	--> STEP(TIM4 CH2)
     GPIOC5	--> DIR
  • 机械手(二八步进电机)控制信号使用GPIOC口

     GPIOC6	--> MotorH_A
     GPIOC7	--> MotorH_B	
     GPIOC8	--> MotorH_C
     GPIOC9	--> MotorH_D
  • 串口通信对应引脚宏定义

     #define MASTER_CTRL				GPIOA
     #define MASTER_TXD 				GPIO_Pin_9
     #define MASTER_RXD 				GPIO_Pin_10

2.如何实时控制PWM输出通道的通断?

选择有很多种,比方说定时器使能/关闭,PWM输出通道使能/关闭,占空比为0/50%,驱动器使能引脚0/1 但关键是,你要能在程序中有办法监测到电机当前是停止的,还是运行的 所以选择设置/读取定时器使能位/PWM输出通道使能位

TIM_OCENSet(TIM4,OC2_ENR);
TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);

TIM_OCENReset(TIM4,OC2_ENR);			
TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);

TIM_OCENSet(TIM4,OC2_ENR,DISABLE);
TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);

TIM_OCENSet(TIM4,OC2_ENR,ENABLE);
TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);

这里控制pwm通断其实就是为了启动或停止电机,然而启动和停止分别包含加速过程和减速过程,所以这里统一采用TIM_OCENReset() 其它的方式都打开使能并配合上加减速过程,实现电机的启动和停止 实际采用TIM_Cmd()更节能一些

3.如何实时改变PWM的频率以改变电机的速度?

// fpwm_psc = 1,即为1分频,该函数内部已经作减一操作,故不用再减一
TIM_ChangePrescaler(TIMx,fpwm_psc);	
// 这里采用TIM_ChangePrescaler方法,因为占空比始终不变,例如可以为50%
TIM_SetAutoreload(TIMx,fpwm_arr)		
  • (全步进模式)计算转速
// 一个脉冲周期T = arr/[(72*1000000)/fpwm_psc] = 72*1000000/(fpwm_psc*arr)(s) ,f = 1/T (Hz)
// 转速n = (f/200)*60 (r/min),细分数1.8°,200个脉冲转一圈
// 占空比			p = pulse_ccr / arr;

4.键盘相关的GPIO接口说明:

  • 相关GPIO口:

     GPIOB5	(K1) 
     GPIOB6	(K2)				
     GPIOB13 (K3)	//GPIOB7  (K3)
     GPIOB14	(K4)	//GPIOB8  (K4)	
     GPIOB9	(K5)
     GPIOB10	(K6)
     GPIOB11	(K7)
     GPIOB12	(K8)
  • 效果:

     按下K1顺时针转
     按下K2逆时针转;
     按下K3加速;
     按下K4减速 ;
     按下K5暂停;
     按下K6启动;
     按下K7计时加长;
     按下K8计时减少

5. UC/OSII系统使用说明:

  • sys.h 文件中 SYSTEM_SUPPORT_UCOS 置1
  • stm32f10x_it.c 文件中 USE_UCOSII 置1(实际 stm32f10x_it.c 这个文件没有在我的项目中用到)

附:重构顺序:

    1. 键盘
     确认按键后返回相应键值
     可以在主程序中根据键值设计响应程序
    1. 计时定时器 TIM1
    1. PWM 生产定时器 TIM2,TIM3,TIM4
     自动重装载计数值计数器分频系数可调
     默认pwm占空比50%
     默认关闭pwm通道输出使能
    1. 四二步进电机基本控制
     启动/停止电机函数启动过程包括电机pwm使能和加减速过程
     改变电机速度函数
     改变电机方向函数如果电机此时处于运行状态应先停止在反方向启动
    1. 机械手八二电机基本控制
     打开机械手
     关闭机械手
     保持机械手当前状态
    1. GPIO口初始化
     全部存储在GPIO_Motor.c文件中
     含有基础的XYZ三轴步进电机使能和反向对应GPIO端口初始化
     含有基础的XYZ三轴步进电机PWM脉冲信号对应GPIO端口初始化
     含有定时器TIM2TIM3TIM4的pwm输出通道对应GPIO端口初始化
     含有机械手八二马达的L289N驱动器控制对应GPIO端口引脚初始化