STM32F4控制步进电机（单稳态加重复计数）
基于STM32F4控制步进电机（定时器单稳态加重复计数）可以实现步进电机的绝对定位和相对定位，高伺服控制
*42步进电机42BYGH34驱动器
TB6600步进电机驱动器**
两相步进电机驱动，可实现正反转控制。通 过S1 S2 S3 3位拨码开关选择8 档细分控制(1、2、4、8、16 )，通过S4 S5 S6 3位拨码开关选择6档电流控制（0.5A，1A，1.5A，2.0A，2.5A，3.0A, 3.5A, 4.0A）。适合驱动86,57，42,39 型两相、四相混合式步进电机。驱动器具有 噪音小，震动小，运行平稳的特点。
3.硬件连接
4、代码实现
主要封装的库里有四个函数
extern long target_pos;//有符号方向
extern long current_pos;//有符号方向
void Driver_Init(void);//驱动器初始化
void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr,u16 psc);//TIM8_CH2 单脉冲输出+重复计数功能初始化
void TIM8_Startup(u32 frequency); //启动定时器8
void Locate_Rle(long num,u32 frequency,DIR_Type dir); //相对定位函数
void Locate_Abs(long num,u32 frequency);//绝对定位函数
1、 驱动器初始化函数
驱动器初始化函数，主要就是初始化与驱动器 ENA+,DIR+相连的 2 个 IO为推挽输出。
/************** 驱动器控制信号线初始化 ****************/
void Driver_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//使能GPIOE时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6; //DRIVER_DIR DRIVER_OE对应引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE5,6
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);//PE5输出高 顺时针方向 DRIVER_DIR
GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_6);//PE6输出低 使能输出 DRIVER_OE
}
2、TIM8_CH2 单脉冲输出+重复计数功能初始化
此例程产生脉冲所使用的定时器均是 TIM8_CH2（PC7） ,定时器工作在单脉冲+重复计数模式，需要注意的是定时器必须初始化为 1MHz 计数频率。
/***********************************************
//TIM8_CH2(PC7) 单脉冲输出+重复计数功能初始化
//TIM8 时钟频率 84*2=168MHz
//arr:自动重装值
//psc:时钟预分频数
************************************************/
void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8,ENABLE); //TIM8时钟使能
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PORTC时钟
GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM8); //GPIOC7复用为定时器8
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //GPIOC7
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); //初始化PF9
TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
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(TIM8, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_IT_Update);
TIM_UpdateRequestConfig(TIM8,TIM_UpdateSource_Regular); /********* 设置只有计数溢出作为更新中断 ********/
TIM_SelectOnePulseMode(TIM8,TIM_OPMode_Single);/******* 单脉冲模式 **********/
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2使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable; /****** 比较输出2N失能 *******/
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr>>1; //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_OC2Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
TIM_OC2PreloadConfig(TIM8, TIM_OCPreload_Enable); //CH2预装载使能
TIM_ARRPreloadConfig(TIM8, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
TIM_ITConfig(TIM8, TIM_IT_Update ,ENABLE); //TIM8 使能或者失能指定的TIM中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM8_UP_TIM13_IRQn; //TIM8中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占优先级1级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //从优先级1级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_ClearITPendingBit(TIM8, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); //使能TIM8
}
/******* TIM8更新中断服务程序 *********/
void TIM8_UP_TIM13_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM8,TIM_FLAG_Update)!=RESET)//更新中断
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_FLAG_Update);//清除更新中断标志位
if(is_rcr_finish==0)//重复计数器未设置完成
{
if(rcr_integer!=0) //整数部分脉冲还未发送完成
{
TIM8->RCR=RCR_VAL;//设置重复计数值
rcr_integer--;//减少RCR_VAL+1个脉冲
}else if(rcr_remainder!=0)//余数部分脉冲 不位0
{
TIM8->RCR=rcr_remainder-1;//设置余数部分
rcr_remainder=0;//清零
is_rcr_finish=1;//重复计数器设置完成
}else goto out; //rcr_remainder=0，直接退出
TIM_GenerateEvent(TIM8,TIM_EventSource_Update);//产生一个更新事件 重新初始化计数器
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8,ENABLE); //MOE 主输出使能
TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); //使能TIM8
if(motor_dir==CW) //如果方向为顺时针
current_pos+=(TIM8->RCR+1);//加上重复计数值
else //否则方向为逆时针
current_pos-=(TIM8->RCR+1);//减去重复计数值
}else
{
out: is_rcr_finish=1;//重复计数器设置完成
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM8,DISABLE); //MOE 主输出关闭
TIM_Cmd(TIM8, DISABLE); //关闭TIM8
OLED_ShowString (0,2,"position:",12);
OLED_Showfloat(75, 1, current_pos*1.8 ,5,1,16);
//printf("当前位置=%ld\r\n",current_pos);//打印输出
delay_ms(1);
DRIVER_OE = 1;
}
}
}
3、启动定时器8
/***************** 启动TIM8 *****************/
void TIM8_Startup(u32 frequency) //启动定时器8
{
u16 temp_arr=1000000/frequency-1;
TIM_SetAutoreload(TIM8,temp_arr);//设定自动重装值
TIM_SetCompare2(TIM8,temp_arr>>1); //匹配值2等于重装值一半，是以占空比为50%
TIM_SetCounter(TIM8,0);//计数器清零
TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); //使能TIM8
}
4、相对定位函数
相对定位函数： 在步进电机当前位置基础上顺时针(CW)或者逆时针(CCW)走 num 个脉冲， 此函数带方向控制， DIR_Type 是 driver.h 下声明的一个枚举类型，用于设置电机旋转方向，参数 dir=CW,电机顺时针旋转； dir=CCW,电机逆时针旋转。
/********************************************
//相对定位函数
//num 0～2147483647
//frequency: 20Hz~100KHz
//dir: CW(顺时针方向) CCW(逆时针方向)
*********************************************/
void Locate_Rle(long num,u32 frequency,DIR_Type dir) //相对定位函数
{
DRIVER_OE = 0;
if(num<=0) //数值小等于0 则直接返回
{
printf("\r\nThe num should be greater than zero!!\r\n");
return;
}
if(TIM8->CR1&0x01)//上一次脉冲还未发送完成 直接返回
{
printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");
return;
}
if((frequency<20)||(frequency>100000))//脉冲频率不在范围内 直接返回
{
printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");
return;
}
motor_dir=dir;//得到方向
DRIVER_DIR=motor_dir;//设置方向
if(motor_dir==CW)//顺时针
target_pos=current_pos+num;//目标位置
else if(motor_dir==CCW)//逆时针
target_pos=current_pos-num;//目标位置
rcr_integer=num/(RCR_VAL+1);//重复计数整数部分
rcr_remainder=num%(RCR_VAL+1);//重复计数余数部分
is_rcr_finish=0;//重复计数器未设置完成
TIM8_Startup(frequency);//开启TIM8
}
5、绝对定位函数
绝对定位函数：步进电机按设定频率转动到设置的绝对位置， 开发板上电和复位时，当前位置为 0，电机的当前位置用一个 long 型变量 current_pos 指示。 在current_pos=0 的基础上顺时针转动后 current_pos 为正， 否则为负。
/********************************************
//绝对定位函数
//num -2147483648～2147483647
//frequency: 20Hz~100KHz
*********************************************/
void Locate_Abs(long num,u32 frequency)//绝对定位函数
{
DRIVER_OE = 0;
if(TIM8->CR1&0x01)//上一次脉冲还未发送完成 直接返回
{
printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");
return;
}
if((frequency<20)||(frequency>100000))//脉冲频率不在范围内 直接返回
{
printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");
return;
}
target_pos=num;//设置目标位置
if(target_pos!=current_pos)//目标和当前位置不同
{
if(target_pos>current_pos)
motor_dir=CW;//顺时针
else
motor_dir=CCW;//逆时针
DRIVER_DIR=motor_dir;//设置方向
rcr_integer=abs(target_pos-current_pos)/(RCR_VAL+1);//重复计数整数部分
rcr_remainder=abs(target_pos-current_pos)%(RCR_VAL+1);//重复计数余数部分
is_rcr_finish=0;//重复计数器未设置完成
TIM8_Startup(frequency);//开启TIM8
}
}
6、头文件定义
/********** 驱动器 端口定义 **************
//DRIVER_DIR PE5 (DCMI_D6)
//DRIVER_OE PE6 (DCMI_D7)
//STEP_PULSE PC7 (TIM8_CH2 DCMI_D1)
******************************************/
#define DRIVER_DIR PEout(5) // 旋转方向
#define DRIVER_OE PEout(6) // 使能脚 低电平有效
#define RCR_VAL 255 //每计数（RCR_VAL+1）次，中断一次，这个值（0~255）设置大一些可以降低中断频率
typedef enum
{
CW = 1,//高电平顺时针
CCW = 0,//低电平逆时针
}DIR_Type;//运行方向
最后
步进电机也可以实现加减速的功能，本程序中不能够实现。在后期的更新中我会加入加减速的功能。欢迎大家一起来讨论。本工程我已经上传到了个人中心，大家如有需要可以下载。
祝大家早日会使用步进电机，以及基于步进电机做开发。