如何对PWM控制无刷电机进行测试实验？

　　1、系列目录
　　基本计时实验
　　输入捕获实验（实验3的基础）
　　电容按键检测实验
　　输出PWM实验
　　PWM驱动无刷电机实验
　　2、程序设计分析
　　本次我们采用按键控制无刷电机的转速，实验本质是通过按键中断改变CCR的值，从而使PWM的占空比跟随按键改变，将PWM信号输入电调，最终实现对无刷电机的控制。
　　3、实验用具
　　正点原子STM32F1精英板
　　新西达30A无刷电调
　　A2212 1000KV无刷电机
　　4、程序设计分析
　　程序设计可以分为三大块：
　　定时器、按键配置
　　电机控制程序
　　按键中断服务函数
　　1、定时器、按键的配置：
　　定时器选择TIM4，因为TIM4的四个通道引脚刚好都在板子上，并且不需要重定义端口，比较方便，四个通道分别为PB6、7、8、9。
　　原子的板子上总共有KEY0（PE4），KEY1（PE3），KEY_UP（PA0）三个按键。刚好可以配置为加速键（KEY1）、减速键（KEY0）、刹车键（PA0）。
　　2、电机控制程序：
　　根据按键，改变写入CCR寄存器的值，CCR/ARR的比值及为输出PWM的占空比。直接通过TIMx-》CCR1 = x;写入CCR的值。这是寄存器变成的一种方法，可以直接给CCR寄存器赋值，很好用。
　　3、按键中断函数，这里可以设置两个变量ccr_val和add_val。ccr_val代表输出占空比5%的PWM的CCR的值。电调通过5%-10%的PWM信号控制电机0-100%的转速。所以占空比最高为10%的PWM。add_val是每次按键增加或者减少的CCR。最后写入寄存器的CCR=ccr_val+add_val。
　　电机控制流程
　　电路连接——开发板上电，电机上电——电调校对油门——按键——电机启动
　　如果不理解电调校对油门以及相关操作，点击这里
　　5、代码示例，很多思想一看程序就明白
　　1、TIM初始化
　　//MOT_GPIO PB6，7，8，9#define MOT_GPIO GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9#define MOT_GPIO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd#define MOT_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO#define MOT_TIM TIM4#define MOT_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd#define MOT_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM4/** TIM4定时器基础配置 * 功能： * 入口参数：arr；psc * 返回值：无 */void PWM_TIM_GPIO_Config（u16 arr，u16 psc）{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; MOT_GPIO_APBxClock_FUN（MOT_GPIO_CLK，ENABLE）; MOT_TIM_APBxClock_FUN（MOT_TIM_CLK，ENABLE）; //PB6，7，8，9 配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MOT_GPIO; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init（GPIOB，&GPIO_InitStructure）; //TIM5基础配置 //计时器时钟 = APB总线时钟/分频因子 // psc TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;//重装载值/最大计数值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;//预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit（MOT_TIM，&TIM_TimeBaseStructure）; }/** PWM 配置 * 功能：配置四路PWM控制电机，后期可扩展为电机解锁程序 * 入口参数：无 * 返回值：无 */void PWM_OC_Config（u16 ccr）{ TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccr; //前左电机 CCR1 PB6 TIM_OC1Init（MOT_TIM， &TIM_OCInitStructure）; TIM_OC1PreloadConfig（MOT_TIM， TIM_OCPreload_Enable）; //使能MOT_TIM在CCR1上的预装载寄存器 //前右电机 CCR2 PB7 TIM_OC2Init（MOT_TIM， &TIM_OCInitStructure）; TIM_OC2PreloadConfig（MOT_TIM， TIM_OCPreload_Enable）; //使能MOT_TIM在CCR2上的预装载寄存器 //后左电机 CCR3 PB8// TIM_OC3Init（MOT_TIM， &TIM_OCInitStructure）; // TIM_OC3PreloadConfig（MOT_TIM， TIM_OCPreload_Enable）; //使能MOT_TIM在CCR3上的预装载寄存器 //后右电机 CCR4 PB9 TIM_OC4Init（MOT_TIM， &TIM_OCInitStructure）; TIM_OC4PreloadConfig（MOT_TIM， TIM_OCPreload_Enable）; //使能MOT_TIM在CCR4上的预装载寄存器 TIM_ARRPreloadConfig（MOT_TIM， ENABLE）; //使能MOT_TIM在ARR上的预装载寄存器 TIM_Cmd（MOT_TIM， ENABLE）; //使能MOT_TIM外设 }void PWM_Config（void）{ PWM_TIM_GPIO_Config（2000，720-1）; PWM_OC_Config（200）; } 2、电机驱动，实验初期先不需要考虑各个CCR的准确值，后期加入PID之后可以通过PID精确控制每个电机
　　/****************************************************** 通过按键中断方式控制电机转速（优先级 KEY0和KEY1属于不同操作，优先级KEY0》KEY1（减速》加速））*满油门 CCR 200 10%*零油门 CCR 100 5% * KEY0 （PE4） 减速 ［0，20］次* KEY1 （PE3） 加速 ［0，20］次* KEY_UP （PA0） 刹车 CCR=5%*现阶段控油门转速仅有五个等级，后期按比例增加，按等比例分配为 100，105，110，115，120，125，130，135，140，145，150，155，160，165，170，175，180*其中KEY_UP仅用作电调初始化，初始CCR=200（10%），KEY_UP为CCR=100（5%），可以做紧急刹车使用**2021年1月31日10:13:03***************************************************************/#include “bsp_motor.h”#include “delay.h”#include “usart.h”#include “key.h”#include “led.h”#include “beep.h”/** 电机控制程序 * 功能：控制四个通道的CCR * 入口参数：ccr1，ccr2，ccr3，ccr4 * 返回值：无 * 注：取值［0，0xFFFF］ */void MOT_Control（u16 ccr1，u16 ccr2，u16 ccr3，u16 ccr4）{ TIM4-》CCR1 = ccr1; TIM4-》CCR2 = ccr2; TIM4-》CCR3 = ccr3; TIM4-》CCR4 = ccr4;} 3、按键中断服务函数，通过这个函数控制CCR的改变
　　（1）中断配置
　　/** 按键中断配置 * 功能：配置三个按键的中断设置 * 入口参数：无 * 返回值：无 */static void EXTI_Config（void）{ EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_AFIO，ENABLE）; GPIO_EXTILineConfig（GPIO_PortSourceGPIOE，GPIO_PinSource3）;//加速键PE3 GPIO_EXTILineConfig（GPIO_PortSourceGPIOE，GPIO_PinSource4）;//减速键PE4 GPIO_EXTILineConfig（GPIO_PortSourceGPIOA，GPIO_PinSource0）;//停止键PA0 EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3 | EXTI_Line4 | EXTI_Line0; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）; }static void NVIC_Config（void）{ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //加速键PE3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）; //减速键PE4 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）; //停止键PA0 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）; }void KEY_EXTI_Config（void）{ EXTI_Config（）; NVIC_Config（）; EXTI_ClearFlag（EXTI_Line0）; EXTI_ClearFlag（EXTI_Line3）; EXTI_ClearFlag（EXTI_Line4）;} （2）中断服务函数
　　u16 ccr_val = 100;//5%的CCR，起始状态int add_val = 0;//每次按键CCR增加的值int a =0;//实际设置写入的CCR=ccr_val+add_val/** 按键中断服务函数 * 功能：根据不同的按键设置不同的CCR的值 * 入口参数：无 * 返回值：无 *///加速void EXTI3_IRQHandler（void）{ delay_ms（10）; if（EXTI_GetITStatus（EXTI_Line3） ！= RESET） { if（KEY1 == 1） { add_val += 5; LED1 = ！LED1; if（add_val《81）//最高允许加速到80% { MOT_Control（ccr_val+add_val，ccr_val+add_val，ccr_val+add_val，ccr_val+add_val）; printf（“3CCR = %drn”，TIM_GetCapture1（TIM4））; } else { BEEP; add_val = 80; } } EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line3）; }}//减速void EXTI4_IRQHandler（void）{ delay_ms（10）; if（EXTI_GetITStatus（EXTI_Line4） ！= RESET） if（KEY0 == 1） { add_val -=5; printf（“%drn”，add_val）; LED0 = ！LED0; if（add_val 》 -1） { MOT_Control（ccr_val+add_val，ccr_val+add_val，ccr_val+add_val，ccr_val+add_val）; printf（“4CCR = %drn”，TIM_GetCapture1（TIM4））; } else { BEEP; add_val = 0; printf（“add_val已归零，add_val = %drn”，add_val）; } } EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line4）;}//停止void EXTI0_IRQHandler（void）{ delay_ms（10）; if（EXTI_GetITStatus（EXTI_Line0） ！= RESET） { if（KEY1 == 1） { BEEP = ！BEEP; MOT_Control（ccr_val，ccr_val，ccr_val，ccr_val）; printf（“0CCR = %drn”，TIM_GetCapture1（TIM4））; } printf（“刹车成功rn”）; EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line0）; }} 6、实验现象
　　可以看到加速成功，绿色LED灯闪烁，电机速度加快。
　　
　　串口输出CCR，ccr_val和add_val正常。
　　7、总结
　　PWM控制无刷电机的使用在显示中非常广泛，还可以控制步进电机、伺服电机。现在的高精度加工制造产业都脱离不了伺服电机，所以先学习好PWM控制无刷电机这种简单的控制，才能为以后打好基础。后期我将会把四旋翼无人机的设计上传，本节课的控制电机实验就是无人机所需要使用的电机控制程序。