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[经验] STM32技巧分享:输出可控数量与频率的脉冲

2019-12-30 08:00:00  756 STM32 步进电机 PWM
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最近在准备电赛做往年的题目,遇到了使用步进电机作为执行器的题目,步进电机有固定的步距角,所以每圈有固定的步数,比如我现在使用的步进电机的步距角为1.8度,所以说转一圈需要走200步,我使用的步进电机驱动器可以进行16细分,这样每转一圈就需要3200步。而这个驱动器使用脉冲来进行控制,每收到一个脉冲就会走一步,所以如果可以每次精确的控制输出的脉冲数,那么在不失步的情况下可以精确控制步进电机转过的角度。

    关于脉冲输出的控制我查阅网上资料后发现有五种方法

    1、单脉冲法,需要一个脉冲中断一次,中断次数多,影响效率

    2、一个定时器输出PWM,另一定时器进行中断计数,与方法1一样,同样需要频繁的中断

    3、用主从定时器门控方式,比较繁琐

    4、用一个定时器(从)作为另一个定时器(主)的外部时钟触发源

    5、高级定时器T1、T8的重复计数方式,RCR计数中断,看手册好像这种方式最简单,能满足一部分人要求,缺点是寄存器只有8位,最多实现255个脉冲计数输出。

    这里我使用了第四个方法。

    pulse.h
  1. #IFndef __PUSEL_H
  2. #define __PUSEL_H
  3. #include "sys.h"

  4. void tiM1_config(u32 Cycle);
  5. void TIM2_config(u32 PulseNum);
  6. void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum);


  7. #endif
复制代码
  pulse.c
  1. #include "pulse.h"


  2. /***********************TIM1初始化函数*************************/
  3. /****参数:****************************************************/
  4. /******u32 Cycle用于设定计数频率(计算公式:Cycle=1Mhz/目标频率)/
  5. /****返回值:**************************************************/
  6. /******无*****************************************************/
  7. void TIM1_config(u32 Cycle)
  8. {
  9.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  10.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  11.     TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
  12.     RCC_APB2PeriphclockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_TIM1 , ENABLE); //时钟使能

  13.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;                   //TIM1_CH4 Pa11
  14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;             //复用推挽输出
  15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  16.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  17.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = Cycle-1;                 //使用Cycle来控制频率(f=72/(71+1)/Cycle)  当Cycle为100时脉冲频率为10KHZ                           
  18.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;                    //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值                                                     
  19.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //设置时钟分割:TDTS= Tck_tim            
  20.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
  21.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数,一定要=0!!!(高级定时器特有)
  22.     TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);                                       

  23.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;                          //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1      
  24.     TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;         //比较输出使能
  25.     TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = Cycle/2-1;                            //设置待装入捕获寄存器的脉冲值(占空比:默认50%,这可也可以调节如果需要的话将它作为一个参数传入即可)                                   
  26.     TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;              //输出极性      

  27.     TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);                                        //使能通道4                                                

  28.     TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable);        //设置为主从模式
  29.     TIM_SelectOutputtrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update);                        //选择定时器1的触发方式(使用更新事件作为触发输出)
  30.    

  31.     TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);               //使能通道4预装载寄存器               
  32.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);                             //使能TIM1在ARR上的预装载寄存器      
  33. }
  34. /***********************TIM2初始化函数*************************/
  35. /****参数:****************************************************/
  36. /******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/
  37. /****返回值:*************************************************/
  38. /******无*****************************************************/
  39. void TIM2_config(u32 PulseNum)
  40. {
  41.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  42.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  43.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);                //使能定时器2的时钟

  44.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PulseNum-1;                           //脉冲数
  45.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =0;   
  46.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     
  47.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  
  48.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);  

  49.     TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_ITR0);                                        //选择定时器2的输入触发源(内部触发(TIM1))

  50.     TIM2->SMCR|=0x07;                                                          //设置从模式寄存器(SMS[2:0]:111 外部时钟模式1)

  51.     TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,DISABLE);                                        //更新中断失能

  52.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;        
  53.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  54.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;     
  55.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  56.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                                //定时器2中断初始化
  57. }
  58. /************************脉冲输出函数**************************/
  59. /****参数:****************************************************/
  60. /******u32 Cycle用于设定计数频率(计算公式:Cycle=1Mhz/目标频率)/
  61. /******u32 PulseNum用于设定输出脉冲的数量(单位:个)************/
  62. /****返回值:**************************************************/
  63. /******无*****************************************************/
  64. void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum)
  65. {
  66.     TIM2_config(PulseNum);                                                //设置脉冲数量
  67.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                                                //使能TIM2(从定时器)
  68.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);        //清除中断标志位
  69.     TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);        //使能更新中断
  70.     TIM1_config(Cycle);                                                        //使能定时器1(主定时器)
  71.    
  72.     TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);                                                //使能定时器1
  73.     TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);                   //高级定时器一定要加上,主输出使能
  74. }



  75. /********************定时器2的中断服务函数**********************/
  76. /****参数:****************************************************/
  77. /******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/
  78. /****返回值:*************************************************/
  79. /******无*****************************************************/
  80. /****函数说明:************************************************/
  81. /*当TIM的CNT寄存器的值到达设定的Update值会触发更新中断,此时设定的脉冲数已输出完毕,关闭TIM1和TIM2*/
  82. void TIM2_IRQHandler(void)
  83. {
  84.     if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)         //TIM_IT_Update
  85.     {
  86.         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);         // 清除中断标志位
  87.         TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE);                          //主输出使能
  88.         TIM_Cmd(TIM1, DISABLE);                                                 //关闭定时器
  89.         TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);                                                 //关闭定时器
  90.         TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, DISABLE);         //关闭TIM2更新中断
  91.         
  92.     }
  93. }
复制代码
main.c
  1. #include "sys.h"
  2. #include "delay.h"
  3. #include "LED.h"
  4. #include "usart.h"
  5. #include "pulse.h"


  6. int main()
  7. {
  8.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
  9.         delay_init();                     //延时函数初始化       
  10.         uart_init(9600);                                 //9600         
  11.         led_init();
  12.         while(1)
  13.         {
  14.                 LED=1;
  15.                 delay_ms(500);
  16.                 LED=0;
  17.                 delay_ms(500);
  18.                 Pulse_output(100,3200);
  19.         }
  20. }
复制代码
脉冲频率10KHz,每经过1s会输出3200个脉冲,步进电机会转1周。

    经过测试,可以快速输出可控频率和数量的脉冲,控制效果也良好,具体实用效果还需要在项目中运用后再更新。

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