舵机工作原理及STM32驱动代码

舵机工作原理及STM32驱动代码

1.舵机接线
舵机上有三根线，分别为VCC（红色正极）、GND（棕褐色负极）、信号线（橙色信号线）。标准PWM（脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms（50Hz）。VCC、GND需要另外接驱动给舵机供电，而且得和开发板共地。

2.工作原理：
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围，总间隔为2ms。脉冲的宽度将决定马达转动的距离。**注意：舵机角度与占空比无关。**以180度角度舵机为例，那么对应的控制关系是这样的：
0.5ms————–0度；
1.0ms————45度；
1.5ms————90度；
2.0ms———–135度；
2.5ms———–180度；

二、STM32驱动程序

1.TIM3 PWM初始化：

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);	//使能定时器3时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射  TIM3_CH1->PB4,TIM3_CH2->PB5    
 
   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH1|CH2的PWM脉冲波形	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; //TIM_CH1|TIM_CH2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
   //初始化TIM3
	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
	
	//初始化TIM3 Channel2 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
	TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
	
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
	 
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIM3
}

2.主函数：

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "pwm.h"
 int main(void)
 {    
    delay_init();            //延时函数初始化    
    TIM1_PWM_Init(199,7199);//(7200*200)/72000000=0.02=20ms
    while(1)
    {   
    	TIM_SetCompare1(TIM3,10); //45度,1ms
    	TIM_SetCompare1(TIM3,10); //45度,1ms
    	delay_ms(1000); 
    	TIM_SetCompare1(TIM3,15); //90,1.5ms
    	TIM_SetCompare1(TIM3,15); //90,1.5ms
     	delay_ms(1000);        
    } 
}

3.STM32定时器定时计算公式：

• Tout = （（arr+1）*（psc+1））/Tclk ;
  其中：
  Tclk：定时器的输入时钟频率（单位MHZ）
  Tout：定时器溢出时间（单位为us）
  .TIM_Period = arr； 自动重装载值
  .TIM_Prescaler = psc； 时钟预分频系数
  例如：arr=4999，psc=7199，Tout = （（4999+1）×（7199+1））/72 = 500000us = 500ms

初始化定时器的时候指定我们分频系数psc,这里是将我们的系统时钟(72MHz)进行分频，然后指定重装载值arr,这个重装载值的意思就是当我们的定时器的计数值达到这个arr时,定时器就会重新装载其他值。
例如当我们设置定时器为向上计数时,定时器计数的值等于arr之后就会被清0重新计数，定时器计数的值被重装载一次被就是一个更新(Update)

Tclk是定时器时钟源,在这里就是72Mhz，我们将分配的时钟进行分频,指定分频值为psc,就将我们的Tclk分了（psc+1）,我们定时器的最终频率就是Tclk/(psc+1) MHz，这里的频率的意思就是1s中记 Tclk/(psc+1)M个数 (1M=10的6次方) ,每记一个数的时间为(psc+1)/Tclk ,很好理解频率的倒数是周期,这里每一个数的周期就是(psc+1)/Tclk 秒，然后我们从0记到arr 就是 (arr+1)*(psc+1)/Tclk。
举例:比如我们设置arr=7199,psc=9999
我们将72MHz (1M等于10的6次方) 分成了(9999+1)等于 7200Hz，每记录一个数就是1/7200秒
我们这里记录7200个数进入定时器更新(7199+1)x(1/7200)=1s,也就是1s进入一次更新Update。