STM32F407通过定时器输出多路PWM波控制电机做正反转的正弦运动（一）

     第一次写博客，难免会有些乱，大家见谅。

    实验室最近在做一个足式机器人项目，我主要负责基于STM32F407ZGT6芯片控制板机器人的运动控制系统设计，打算用博客的形式记录自己的收获，机器人自下向上的总体架构是：机器人机械结构->直流电机->电机驱动器->STM32F407控制板。项目处于前期程序模块设计阶段，首先需要验证电机的运动性能，用周期性的运动更容易获得结果，所以选择余弦信号,电机转动角度公式：

，由公式能够得出电机转动角度为A，求导后得到角速度公式：

,由公式可以看出电机的运行速度是从零开始增加的，可以减小电机启动负载。

        本模块的最终目的是通过stm32控制板定时器的输出比较功能输出占空比变化的PWM波，该PWM波信号作为电机驱动器的输入控制信号，控制电机在正弦速度下运行（电机驱动器输入信号可以是PWM波，有速度闭环，并且我们项目还没有安装角度传感器，所以位置控制目前是开环的）。实现的思路是通过stm32的定时器设定电机运行步长时间steptime，然后累加运行时间runtime，带入上面速度公式，即可得到当前运动速度velocity_now，然后与电机最大运行速度做比，获得此时PWM波占空比，设置定时器的比较值ccr，这样就能让电机做三角函数跟随运动。

       由于足式机器人的关节转动是作往复摆动运动，所以电机也需要验证正反转，我的解决办法是当速度小于零时，使能驱动器反转信号，使电机反转。程序的目的和思路都说完了，接下来就是具体的程序实现了。

        首先是三角函数公式这部分，主要是得到当前时间电机的转速，该部分程序是可以通用的，由于我单腿是三个关机，所以有三个电机需要控制。

void motor_motion_sine(float steptime, float runtime, float Amplitude[3], float Frequency[3], float MotionTime, float MotorVel[3])
{
    float MotorSinW[3];
    MotorSinW[0]=2*pi*Frequency[0];
    MotorSinW[1]=2*pi*Frequency[1];
    MotorSinW[2]=2*pi*Frequency[2];
    float GaitTimeU=runtime;

    if(GaitTimeU

       运行时间我是用定时器来实现的，这样可以实现需要的控制周期，目前的控制周期是5ms，即200Hz，每5ms进入中断服务函数计算运行速度，并改变PWM波占空比，该中断服务函数后面会添加传感器数据采集处理、与上位机通信等模块。我用的是通用定时器TIM4，程序如下：

void TIM4_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);  ///使能TIM4时钟
	
  TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; 	//自动重装载值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化TIM4
	
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE); //允许定时器4更新中断
	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE); //使能定时器4
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM4_IRQn; //定时器4中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
}

//定时器4中断服务函数
static int countt=0;//variable for count
float motorvel[3]={0.0,0.0,0.0};//motor velocity
void TIM4_IRQHandler(void)
{
			LED0=!LED0;
		float ampl[3]={pi/4,pi/4,pi/4};// amplitude  unit:V
		float stptime=0.005;//steptime:5ms
		float runt=0;
		float freq[3]={0.5,0.5,0.5};//frequence
		float motime=200;//motion time:10s
		runt=countt*stptime;
		countt++;
	if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断
	{
		LED1=!LED1;//DS1翻转
		motor_motion_sine(stptime, runt, ampl, freq,motime, motorvel);//调用速度公式函数
		motor_open_excute(motorvel,500,freq,ampl);//执行
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位	
}

       在中断服务函数中首先是定义了几个全局变量，供其他函数调用。然后定义了速度公式中所需的变量，作为速度公式函数的参数，motor_motion_sine函数用来计算当前速度，motor_open_excute函数是改变PWM波占空比改变电机速度，这个函数会在下一篇贴出。链接：STM32F407通过定时器输出多路PWM波控制电机做正反转的正弦运动（二）

       文笔拙劣，大家多担待，如有问题，欢迎大家批评指正，我也是在自学，需要跟大家多交流学习，共同进步，感谢阅读。