GPIO模拟PWM精确控制舵机

木犀 · 发表于 2018-6-6 17:35:12

uint16_t pwm[12]={25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80}; 精度为20us时
uint16_t pwm[12]={250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800}; 精度为2us时

使用的是F427，定时器的时钟频率为90MHz，下面是定时器配置，精度达到2us；
[mw_shl_code=c,true]/* TIM6 init function */
void MX_TIM6_Init(void)
{
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;

  htim6.Instance = TIM6;
  htim6.Init.Prescaler = 45-1;
  htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim6.Init.Period = 4-1;
  HAL_TIM_Base_Init(&htim6);

  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim6, &sMasterConfig);

}[/mw_shl_code]

用于控制舵机的12个GPIO配置如下
[mw_shl_code=c,true]void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DO4_Pin|DO3_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DO2_Pin|DO1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, DO5_Pin|DO6_Pin|DO7_Pin|DO8_Pin
                        |DO9_Pin|DO10_Pin|DO11_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(DO12_GPIO_Port, DO12_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pins : PAPin PAPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DO4_Pin|DO3_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PCPin PCPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DO2_Pin|DO1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PEPin PEPin PEPin PEPin
                        PEPin PEPin PEPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DO5_Pin|DO6_Pin|DO7_Pin|DO8_Pin
                        |DO9_Pin|DO10_Pin|DO11_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DO12_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(DO12_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}[/mw_shl_code]

中断中处理GPIO状态，达到模拟PWM的效果，精度是2us，count一个周期10000，2us*10000=20ms正好一个周期
[mw_shl_code=c,true]void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
count++;

/********************舵机1*************************/
if(count >= pwm[0])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机2*************************/
if(count >= pwm[1])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机3*************************/
if(count >= pwm[2])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机4*************************/
if(count >= pwm[3])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机5*************************/
if(count >= pwm[4])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机6*************************/
if(count >= pwm[5])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机7*************************/
if(count >= pwm[6])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机8*************************/
if(count >= pwm[7])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机9*************************/
if(count >= pwm[8])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机10*************************/
if(count >= pwm[9])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机11*************************/
if(count >= pwm[10])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);
}

/********************舵机12*************************/
if(count >= pwm[11])
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
}

if(count == 9999) //满足一个周期20ms，每个count时间为2us，开始下一周期
{
count = 0;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
}
}[/mw_shl_code]

此时示波器显示结果，频率37.4，高电平时间0.5ms，占空比1.9%

与需要的50Hz，占空比2.5%，高电平时间0.5ms不符合，只有高电平时间是对的

如果修改定时器精度预分频45，重装载值40，精度达到20us，count周期是1000，则所有指标都满足；

还有一个问题：
光耦的原理图如图

之前的前端波形正确的情况下，给光耦后端独立供5V的电压，得到的波形确是这样的，就是前面高电平是正确的，低电平确是缓慢下降，并且没有下降到0；

我的疑问：1.精度过高结果不正确是不是中断处理函数占用了时钟周期，有什么办法解决吗？(说法可能不专业，大概能明白我的意思就行)
2.光耦的原理图有问题吗，我用的20us精度，前端输入波形都是正确的，后端结果怎么会这样，是后端直接接了电源，没加分压电阻的原因吗？还是其他原因？