24V直流电机控制，用到PWM及定时器的计数模式

tomylebron · 发表于 2014-11-30 19:16:44

目的：上位机发送速度指令到STM32，STM32据此控制两电机转速达到此速度。
STM32所用资源：主要用到了通用定时器（普通定时用），基本定时器（产生PWM波，用作编码器脉冲计数测速），串口1。
硬件：STM32MIni开发板，双路直流电机驱动模块， CD74HC14E（施密特反相器），GGM 24V直流电机（带500线编码器）。
图片：

[mw_shl_code=c,true]主要心得：本来也是很简单的事情，由于初学STM32很多东西也配置得不好，效率比较低。原来通用定时器的四路PWM占空比可以是不一样的。。。[/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] 1: PID没调好，只是做了一个根据误差大小来确定pwm值增大或减小的程序见myControl()，控制程序在每次测速后运行（10ms一个周期），也可以满足相应的快速性，误差也可接受，毕竟调整周期很短。 [/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] 2: 编码器的输出脉冲经过施密特反相器以后再接到STM32，测速会更稳定一些！[/mw_shl_code]
程序：
引脚定义：
// VCC // VCC
// ENA // ENA
// IN1 // IN3
// IN2 // IN4
// GND // GND
// 右电机接线左电机接线
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 左电机（L）控制信号逻辑 (TIM3_CH1) (TIM5_CH1)
// IN3(PA4) IN4(PA5) ENA(PA6) OUT1,OUT2输出速度反馈（PA0）
// 0 0 × 刹车
// 1 1 × 悬空（高电平）
// 1 0

WM 反转调速
// 0 1

WM 正转调速
// 1 0 1 全速反转
// 0 1 1 全速正转
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 右电机（R）控制信号逻辑 (TIM3_CH2) (TIM4_CH1)
// IN1(PA2) IN2(PA3) ENA(PA7) OUT1,OUT2输出速度反馈（PB6）
// 0 0 × 刹车
// 1 1 × 悬空（高电平）
// 1 0

WM 反转调速
// 0 1

WM 正转调速
// 1 0 1 全速反转
// 0 1 1 全速正转
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

[mw_shl_code=c,true]#include "pwm.h" ////////////////////////////////////////////////////////// //arr：自动重装值 //psc：时钟预分频数 //左电机：PA6(TIM3_CH1) 右电机

A7(TIM3_CH2) void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能TIM3时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); //使能GPIO外设时钟使能 //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH1的PWM脉冲波形 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7； //TIM3_CH1（PA6） TIM3_CH2（PA7） [/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //TIM3_CH1预装载使能 TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //TIM3_CH2预装载使能 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器 } ////////////////////////////////////////////////////////// //左电机：设置PA4，PA5引脚为推挽输出,PA4连接驱动器IN1，PA5连接驱动器IN2 //右电机：设置PA2，PA3引脚为推挽输出,PA2连接驱动器IN1，PA3连接驱动器IN2 void IN1_IN2_GPIO_Init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5); }

[mw_shl_code=c,true]#include "speedControl.h" #include "pwm.h" #define PARAM1 0.009751503597 //speed=PARAM1*pulses pulses:5ms内测得的脉冲个数轮径：194mm 电机减速比：12.5:1 500线编码器 extern float setSpeed; struct _myStruct myStructL; struct _myStruct myStructR; int L_pwmval=700; int R_pwmval=700; ///////////////////////////////////////////////// //速度控制周期 10ms void TIM6_Init(u16 arr,u16 psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6 , ENABLE); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM6_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); TIM_ITConfig(TIM6,TIM_IT_Update,ENABLE); } ///////////////////////////////////////////////// //速度控制周期 10ms，中断执行程序 void TIM6_IRQHandler(void) { u32 L_pulses=0; u32 R_pulses=0; if(TIM_GetITStatus(TIM6,TIM_IT_Update)!=RESET) //TIM6更新中断发生与否 { L_pulses=TIM5->CNT; R_pulses=TIM4->CNT; TIM4->CR1&=0XFFFE; // 停止计数器 TIM5->CR1&=0XFFFE; // 停止计数器 TIM6->CR1&=0XFFFE; // 停止定时器 myStructL.actualSpeed=L_pulses*PARAM1; myStructR.actualSpeed=R_pulses*PARAM1; printf("%f ",myStructL.actualSpeed); printf(" %f\n ",myStructR.actualSpeed);[/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] myControl(); TIM_ClearITPendingBit(TIM6,TIM_IT_Update); TIM5->CNT=0; TIM4->CNT=0; TIM6->CR1|=1<<0; // 启动定时器 TIM5->CR1|=1<<0; // 启动计数器 TIM4->CR1|=1<<0; // 启动计数器 } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////// //左电机测速设置 //TIM5_CH1外部时钟源模式1 void TIM5_CH1_Excnt_Init(u16 arr,u16 psc) { RCC->APB1ENR|=1<<3; // TIM5时钟使能 RCC->APB2ENR|=1<<2; // 使能PORTA时钟 GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0; // PA0清除之前设置 GPIOA->CRL|=0X00000004; //PA0输入 GPIOA->ODR|=0<<0; // PA0下拉 TIM5->ARR=arr; // TIM5->

SC=psc; // TIM5->CCMR1|=1<<0; // 选择输入端IC1映射到TI1 TIM5->CCMR1&=0XFF0F; // IC1F=0000 配置输入滤波器不滤波 TIM5->CCER|=1<<0; // CC1P=0 上升沿计数 TIM5->SMCR|=5<<4; // 触发选择：滤波后的定时器输入1（TI1FP1） TIM5->SMCR|=7<<0; // 外部时钟模式1 } /////////////////////////////////////////////////////////////////////// //右电机测速设置 //TIM4_CH1(PB6)外部时钟源模式1 APB1 void TIM4_CH1_Excnt_Init(u16 arr,u16 psc) { RCC->APB1ENR|=1<<2; // TIM4时钟使能 RCC->APB2ENR|=1<<3; // 使能PORTB时钟 GPIOB->CRL&=0XF0FFFFFF; // PB6清除之前设置 GPIOB->CRL|=0X04000000; //PB6输入 GPIOB->ODR|=0<<6; // PB6下拉 TIM4->ARR=arr; // TIM4->

SC=psc; // TIM4->CCMR1|=1<<0; // 选择输入端IC1映射到TI1 TIM4->CCMR1&=0XFF0F; // IC1F=0000 配置输入滤波器不滤波 TIM4->CCER|=1<<0; // CC1P=0 上升沿计数 TIM4->SMCR|=5<<4; // 触发选择：滤波后的定时器输入1（TI1FP1） TIM4->SMCR|=7<<0; // 外部时钟模式1 } //车轮速度控制（PID没调出来，用此代替（实测反应，误差都还好。）） void myControl(void) { //左电机 myStructL.speedError=myStructL.setSpeed-myStructL.actualSpeed; if(myStructL.speedError<-0.05) L_pwmval+=5 ; if(myStructL.speedError>-0.05 && myStructL.speedError<0 ) L_pwmval+=1; if(myStructL.speedError<0.05 && myStructL.speedError>0) L_pwmval-=1; if(myStructL.speedError>0.05) L_pwmval-=5 ; if(L_pwmval<0) L_pwmval=0; if(L_pwmval>900) L_pwmval=900; //右电机 myStructR.speedError=myStructR.setSpeed-myStructR.actualSpeed; if(myStructR.speedError<-0.05) R_pwmval+=5 ; if(myStructR.speedError>=-0.05 && myStructR.speedError<0 ) R_pwmval+=1; if(myStructR.speedError<=0.05 && myStructR.speedError>0) R_pwmval-=1; if(myStructR.speedError>0.05) R_pwmval-=5 ; if(R_pwmval<0) R_pwmval=0; if(R_pwmval>900) R_pwmval=900; [/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] TIM_SetCompare1(TIM3, L_pwmval); //左电机PWM TIM_SetCompare2(TIM3, R_pwmval); //右电机PWM } [/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] [/mw_shl_code] [mw_shl_code=c,true] [/mw_shl_code]

[/mw_shl_code]