猿创征文｜中国移动 OneOS 万耦启物TB6612驱动电机
猿创征文｜中国移动 OneOS 万耦启物TB6612驱动电机
- 1. 介绍
-
- 1.1 方块图
- 1.2 引脚功能
- 1.3 目标特性
- 1.4 典型应用图
- 2. 所需材料
- 3. 选择合适的电机驱动器
- 4. TB6612驱动原理
-
- 4.1 引脚定义
- 4.2 控制状态表
- 4.3 引脚接线
- 5. 代码实现
-
- 5.1 motor.c
- 5.2 motor.h
- 5.3 test_motor.c
- 6. 调试验证
-
- 6.1 编译上传
- 6.2 实物效果
- 7. 总结
1. 介绍
TB6612FNG是一种简单且经济实惠的电机控制方式。TB6612FNG 能够以高达 1.2A 的恒定电流驱动两个电机。在 IC 内部，您会在一个芯片上找到两个标准 H 桥，让您不仅可以控制电机的方向和速度，还可以停止和制动。本指南将详细介绍如何使用 TB6612FNG 电机驱动板。
1.1 方块图
1.2 引脚功能
1.3 目标特性
1.4 典型应用图
2. 所需材料
代码地址：https://gitee.com/vor2345/00_Customer_Sample_Project
要跟随本教程中的电机驱动器示例，以下是您需要的基本组件
- 一块OneOS 万耦启物开发板
- 调试下载接口：SWD调试接口、JTAG调试接口或者STLink
-
9根母母线，4根公母线
-
两个TT马达，振动马达，推荐一个店铺（马达零配件捡漏）： 杰盛电机商行
电力
电力概述，能量传输率。我们将讨论功率、瓦特、方程式和额定功率的定义。1.21 吉瓦的教程乐趣！
极性
介绍电子元件中的极性。了解什么是极性，哪些部分有极性，以及如何识别它。
交流电 (AC) 与直流电 (DC)
了解交流和直流的区别、历史、产生交流和直流的不同方式以及应用示例。
电机和选择合适的电机
了解所有关于不同类型的电机及其运行方式的信息。
3. 选择合适的电机驱动器
在开始之前，让我们先谈谈如何找到适合您需求的电机驱动器。
-
第一步是弄清楚您使用的是什么类型的电机并研究它们的规格。为不够强大的电机选择电机驱动器是没有帮助的。此外，请记住有不同的电机类型（步进、直流、无刷），因此请确保您正在寻找正确类型的电机驱动器。您需要指定您的电机驱动器并确保其电流和电压范围与您的电机兼容。首先，您需要确保您的电机驱动器能够处理电机的额定电压。虽然您通常可以运行略高于额定值的电机，但它往往会缩短电机的使用寿命。
-
电流消耗是第二个因素。您的电机驱动器需要能够驱动与电机拉动一样多的电流。作为一般规则，直接查看电机的停转电流编号（当您保持电机静止时电流消耗存在）。电机在停转时将拉动最大电流。即使您不打算在项目中停止电机，这也是一个安全的数字。如果您的电机驱动器无法处理那么多电流，那么是时候寻找新的电机驱动器（或电机）了。您可能还会注意到电机驱动器通常列出最大连续电流和最大峰值电流。这些规格值得注意，具体取决于您的应用以及电机将承受的压力。
-
本指南涵盖了 TB6612FNG 电机驱动器，其电源范围为2.5V 至 13.5V，能够提供1.2A 连续电流和3.2A 峰值电流（每通道），因此它适用于我们的大多数直流电机。如果 TB6612FNG 不符合您项目的规格，请查看我们的其他各种电机驱动板。
与任何电路板一样，还有其他一些事情需要考虑，例如逻辑电压（基本上是它用来与微控制器通信的电压）和散热。虽然这些事情肯定需要考虑，但它们相对容易使用电平转换器和散热器等东西进行修复。但是，如果您的电机试图拉出的电流超出了驱动器的承受能力，那么您就无能为力了。
4. TB6612驱动原理
让我们讨论一下 TB6612FNG 分接头的引脚排列。我们基本上有三种类型的引脚：电源、输入和输出，它们都标在板的背面。
4.1 引脚定义
| 引脚标签 | 功能 | 电源/输入/输出 | 笔记 |
|---|---|---|---|
| VM | 电机电压 | 力量 | 这是您为电机供电的地方（2.2V 至 13.5V） |
| VCC | 逻辑电压 | 力量 | 这是为芯片供电并与微控制器通信的电压（2.7V 至 5.5V） |
| GND | 地面 | 力量 | 电机电压和逻辑电压的公共接地（所有 GND 引脚均已连接） |
| STBY | 支持 | 输入 | 允许 H 桥在高电平时工作（具有下拉电阻，因此必须主动拉高） |
| AIN1/BIN1 | 通道 A/B 的输入 1 | 输入 | 确定方向的两个输入之一。 |
| AIN2/BIN2 | 通道 A/B 的输入 2 | 输入 | 确定方向的两个输入之一。 |
| PWMA/PWMB | 通道 A/B 的 PWM 输入 | 输入 | 控制速度的 PWM 输入 |
| A01/B01 | 通道 A/B 的输出 1 | 输出 | 连接电机的两个输出之一 |
| A02/B02 | 通道 A/B 的输出 2 | 输出 | 连接电机的两个输出之一 |
4.2 控制状态表
现在，快速了解如何控制每个通道。当输出设置为高/低时，您的电机将运行。当它们设置为低/高时，电机将以相反的方向运行。在这两种情况下，速度都由 PWM 输入控制。控制状态表如下
| AIN1 | AIN2 | STBY | PWMA | A1 | 模式 |
|---|---|---|---|---|---|
| H | H | H/L | H~L | L | 停止 |
| L | H | H | H~L | H~L | 逆时针 |
| L | L | H/L | H~L | L | 停止 |
| H | L | H | H~L | H~L | 顺时针 |
不要忘记 STBY 必须很高才能驱动电机。
下一步是使用您首选的项目平台连接所有内容。我们正在使用万耦启物开发板（mm32)，如果您使用不同的引脚或不同的微控制器，请记住电机驱动器的 PWM 引脚需要是微控制器上的 PWM 引脚。
4.3 引脚接线
万耦启物连接TB6612，然后连接左右电机。
| 端口A | 位置 | 端口B | 位置 |
|---|---|---|---|
| B6 | 万耦启物 | PWMA | TB6612 |
| B7 | 万耦启物 | PWMB | TB6612 |
| A4 | 万耦启物 | AIN1 | TB6612 |
| A5 | 万耦启物 | AIN2 | TB6612 |
| A6 | 万耦启物 | BIN1 | TB6612 |
| A7 | 万耦启物 | BIN2 | TB6612 |
| GND | 万耦启物 | GND | TB6612 |
| 3V3 | 万耦启物 | STBY | TB6612 |
| 5V | 万耦启物 | VM | TB6612 |
| 正极 | 左电机 | AO1 | TB6612 |
| 负极 | 左电机 | AO2 | TB6612 |
| 正极 | 右电机 | BO1 | TB6612 |
| 负极 | 右电机 | BO2 | TB6612 |
实物图
5. 代码实现
添加三个文件就可以实现正转渐变的效果
5.1 motor.c
motor.cPWM初始化，定义相关操作函数
/*********************************************************************************************************************
* COPYRIGHT NOTICE
* Copyright (c) 2019,逐飞科技
* All rights reserved.
* 技术讨论QQ群：一群：179029047(已满) 二群：244861897
*
* 以下所有内容版权均属逐飞科技所有，未经允许不得用于商业用途，
* 欢迎各位使用并传播本程序，修改内容时必须保留逐飞科技的版权声明。
*
* @file pwm
* @company 成都逐飞科技有限公司
* @author 逐飞科技(QQ3184284598)
* @version 查看doc内version文件 版本说明
* @Software IAR 8.3 or MDK 5.28
* @Target core MM32F3277
* @Taobao https://seekfree.taobao.com/
* @date 2021-02-22
********************************************************************************************************************/
#include "motor.h"
//#include "zf_gpio.h"
#include "drv_gpio.h"
#include "bsp.h"
#include "board.h"
GPIO_TypeDef *gpio_group[8] = {GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE, GPIOF, GPIOG, GPIOH};
extern GPIO_TypeDef *gpio_group[8];
TIM_TypeDef *tim_index[8] = {TIM1, TIM8, TIM2, TIM5, TIM3, TIM4, TIM6, TIM7};
extern TIM_TypeDef *tim_index[8];
extern uint32_t SystemCoreClock;
uint32 pwm_enable_state[8];
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief GPIO初始化
// @param pin 选择的引脚 (可选择范围由 common.h 内PIN_enum枚举值确定)
// @param dir 引脚的方向
// @param af 引脚的功能选择
// @param mode 引脚的模式
// @return void
// Sample usage: afio_init(D5, GPO, GPIO_AF0, GPO_AF_PUSH_PUL);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void afio_init (PIN_enum pin, GPIODIR_enum dir, GPIOAF_enum af, GPIOMODE_enum mode)
{
uint32 temp;
uint8 io_group = ((pin&0xf0)>>4); // 提取IO分组
uint8 io_pin = (pin&0x0f); // 提取IO引脚下标
RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_GPIOA << io_group; // 使能 GPIOx 时钟
if(io_pin < 0x08) // 低8位引脚
{
temp = gpio_group[io_group]->AFRL;
temp &= ~(0x0000000f << (io_pin*4));
temp |= ((uint32)af << (io_pin*4));
gpio_group[io_group]->AFRL = temp;
temp = gpio_group[io_group]->CRL;
temp &= ~(0x0000000f << (io_pin*4));
temp |= (((uint32)dir|(uint32)mode) << (io_pin*4));
gpio_group[io_group]->CRL = temp;
}
else // 高8位引脚
{
temp = gpio_group[io_group]->AFRH;
temp &= ~(0x0000000f << ((io_pin-8)*4));
temp |= ((uint32)af << ((io_pin-8)*4));
gpio_group[io_group]->AFRH = temp;
temp = gpio_group[io_group]->CRH;
temp &= ~(0x0000000f << ((io_pin-8)*4));
temp |= (((uint32)dir|(uint32)mode) << ((io_pin-8)*4));
gpio_group[io_group]->CRH = temp;
}
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief PWM 引脚初始化 内部调用
// @param pin 选择 PWM 引脚
// @return void NULL
// Sample usage: pwm_pin_init(pin);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
static void pwm_pin_init (TIM_PWMPIN_enum pin)
{
afio_init((PIN_enum)(pin &0xff), GPO, (GPIOAF_enum)((pin &0xf00)>>8), GPO_AF_PUSH_PUL); // 提取对应IO索引 AF功能编码
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief PWM 初始化
// @param tim 选择 PWM 使用的 TIM
// @param pin 选择 PWM 引脚
// @param freq 设置频率 同个模块只有最后一次设置生效
// @param duty 设置占空比
// @return void
// Sample usage: pwm_init(TIM_1, TIM_1_CH1_A08, 10000, 50000/100*ch1);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void pwm_init (TIM_enum tim, TIM_PWMPIN_enum pin, uint32 freq, uint32 duty)
{
if(duty > PWM_DUTY_MAX) return; // 占空比写入错误
uint16 freq_div = ((SystemCoreClock / freq) >> 15); // 计算预分频
uint16 period_temp = (SystemCoreClock / freq / (freq_div+1)); // 计算自动重装载值
uint16 match_temp = (uint16)(period_temp*((float)duty/PWM_DUTY_MAX)); // 计算占空比
pwm_pin_init(pin); // 初始化引脚
if(tim & 0xf000)
RCC->APB2ENR |= ((uint32_t)0x00000001 << ((tim&0x0ff0) >> 4)); // 使能时钟
else
RCC->APB1ENR |= ((uint32_t)0x00000001 << ((tim&0x0ff0) >> 4)); // 使能时钟
tim_index[(tim&0x0f)]->ARR = period_temp; // 装载自动重装载值
tim_index[(tim&0x0f)]->PSC = freq_div; // 装载预分频
tim_index[(tim&0x0f)]->CR1 = TIM_CR1_ARPEN; // 允许自动重装载值的预装载
tim_index[(tim&0x0f)]->BDTR = TIM_BDTR_MOEN; // PWM 输出使能
switch(pin&0xf000)
{
case 0x1000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR1 |= // OC1M [6:4] 110
TIM_CCMR1_IC1F_1 | TIM_CCMR1_IC1F_2; // PWM 模式 1
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC1PEN; // 允许输出比较值的预装载
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER |= TIM_CCER_CC1EN; // 使能通道 1
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR1 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x2000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR1 |= // OC1M [6:4] 110
TIM_CCMR1_IC2F_1 | TIM_CCMR1_IC2F_2; // PWM 模式 1
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2PEN; // 允许输出比较值的预装载
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER |= TIM_CCER_CC2EN; // 使能通道 2
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR2 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x3000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR2 |= // OC1M [6:4] 110
TIM_CCMR2_IC3F_1 | TIM_CCMR2_IC3F_2; // PWM 模式 1
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3PEN; // 允许输出比较值的预装载
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER |= TIM_CCER_CC3EN; // 使能通道 2
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR3 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x4000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR2 |= // OC1M [6:4] 110
TIM_CCMR2_IC4F_1 | TIM_CCMR2_IC4F_2; // PWM 模式 0
tim_index[(tim&0x0f)]->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC4PEN; // 允许输出比较值的预装载
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER |= TIM_CCER_CC4EN; // 使能通道 2
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR4 = match_temp; // 装载比较值
break;
}
pwm_enable_state[(tim&0x0f)] = tim_index[(tim&0x0f)]->CCER;
tim_index[(tim&0x0f)]->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 使能定时器
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief PWM 使能
// @param tim 选择 PWM 使用的 TIM
// @return void
// Sample usage: pwm_enable(TIM_1);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void pwm_enable (TIM_enum tim)
{
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER = pwm_enable_state[(tim&0x0f)];
tim_index[(tim&0x0f)]->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 使能定时器
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief PWM 失能
// @param tim 选择 PWM 使用的 TIM
// @return void
// Sample usage: pwm_disable(TIM_1);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void pwm_disable (TIM_enum tim)
{
pwm_enable_state[(tim&0x0f)] = tim_index[(tim&0x0f)]->CCER;
tim_index[(tim&0x0f)]->CCER = 0x00000000;
tim_index[(tim&0x0f)]->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN; // 失能定时器
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// @brief PWM 更新占空比
// @param tim 选择 PWM 使用的 TIM
// @param pin 选择 PWM 引脚
// @param duty 设置占空比
// @return void
// Sample usage: pwm_duty_updata(TIM_1, TIM_1_CH1_A08, 500*duty);
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void pwm_duty_updata (TIM_enum tim, TIM_PWMPIN_enum pin, uint32 duty)
{
if(duty > PWM_DUTY_MAX) return; // 占空比写入错误
uint16 period_temp = tim_index[(tim&0x0f)]->ARR; // 获取自动重装载值
uint16 match_temp = (uint16)(period_temp*((float)duty/PWM_DUTY_MAX)); // 计算占空比
switch(pin&0xf000) // 提取通道值
{
case 0x1000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR1 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x2000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR2 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x3000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR3 = match_temp; // 装载比较值
break;
case 0x4000:
tim_index[(tim&0x0f)]->CCR4 = match_temp; // 装载比较值
break;
}
}
5.2 motor.h
motor.h，定义相关PWM、TIMER、GPIO端口，配置PWM输出
/*********************************************************************************************************************
* COPYRIGHT NOTICE
* Copyright (c) 2019,逐飞科技
* All rights reserved.
* 技术讨论QQ群：一群：179029047(已满) 二群：244861897
*
* 以下所有内容版权均属逐飞科技所有，未经允许不得用于商业用途，
* 欢迎各位使用并传播本程序，修改内容时必须保留逐飞科技的版权声明。
*
* @file pwm
* @company 成都逐飞科技有限公司
* @author 逐飞科技(QQ3184284598)
* @version 查看doc内version文件 版本说明
* @Software IAR 8.3 or MDK 5.28
* @Target core MM32F3277
* @Taobao https://seekfree.taobao.com/
* @date 2021-02-22
********************************************************************************************************************/
#ifndef _motor_h
#define _motor_h
//#include "common.h"
//#include "hal_tim.h"
#include 5.3 test_motor.c
test_motor.c ，新建一个线程，执行双电机前进渐变！前进后退函数可以自己调试使用。
#include 我是基于【例程】OneOS启物开发板板级支持包(BSP)(oo_Customer_Sample_Project)代码继续编写的，
添加过程如下
三个文件添加后效果如下
修改main.c，注释打印时间
/**
***********************************************************************************************************************
* Copyright (c) 2020, China Mobile Communications Group Co.,Ltd.
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may not use this file except in compliance with
* the License. You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software distributed under the License is distributed on
* an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. See the License for the
* specific language governing permissions and limitations under the License.
*
* @file main.c
*
* @brief User application entry
*
* @revision
* Date Author Notes
* 2020-02-20 OneOS Team First Version
***********************************************************************************************************************
*/
#include 一块
// 推荐 MDK 版本为 MDK5.28a
//
// 调试下载需要准备 <逐飞科技 CMSIS-DAP 调试下载器> 或 一个
// 或者使用 <标准 Jlink> 进行下载调试连接亦可
//
// 确认连接无误 上电 可使用调试下载器供电 但推荐使用 USB供电 可通过CH340的Type-C进行供电
// 烧录本例程后 如果使用的是 <逐飞科技 CMSIS-DAP 调试下载器> 或 6. 调试验证
6.1 编译上传
6.2 实物效果
打开串口，输入pwm_motor指令，
小马达疯狂抖动
7. 总结
有点小遗憾，没有config好加入cube配置，但一切走来都是值得的。非常感谢OneOS您们组织这次活动，在这里面我学习到很多单片机实时操作系统开发的知识，期待下一次参加你们的活动！
参考文献：
- TB6612FNG 连接指南
- TB6612FNG 数据表/中文（翻译版）