TIM波形控制步进电机的优缺点分别有哪些呢

波形分析

在使用ULN控制28BYJ-48步进电机的时候，采用1-2相8拍(天龙八步)控制步进电机运转时的波形如下：





八步波形图
图中已经标注出了一个周期中八步的执行过程：A相->AB相->B相->BC相->C相->CD相->D相->DA相。八步一个周期，周而复始进行。本篇拟采用STM32的定时器输出比较功能，通过控制捕获比较寄存器的值改变波形，从而影响IO口输出高低电平而控制步进电机运行。


TIM波形控制

使用TIM波形控制最重要的原因是不会阻塞主程序中其他任务进行，提高了系统的及时响应，同时TIM波形也非常简单，但有个缺点，严重依耐定时器及其通道。
具体程序如下：

• 配置TIM定时器及其通道
  
  

/* 函数定义 -------------------------------------------------------- */
/**
* @name: TIM_Configuration
* @description: 初始化TIM及其各个捕获比较寄存器和通道
* @param {*}
* @return {*}
*/
void TIM_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(TIMx_GPIO_CLK_EN1 | TIMx_GPIO_CLK_EN2, ENABLE);


    /* TIM通道GPIO配置 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = TIMx_GPIO_Pin1 | TIMx_GPIO_Pin2;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(TIMx_GPIO_Port1, &GPIO_InitStruct);


    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = TIMx_GPIO_Pin3 | TIMx_GPIO_Pin4;
    GPIO_Init(TIMx_GPIO_Port2, &GPIO_InitStruct);


    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TBInitStruct;
    TIMx_CLK_FUNC(TIMx_CLK_EN, ENABLE);


    /* TIM时基配置  */
    TIM_TBInitStruct.TIM_Prescaler = TIMx_PSC - 1;
    TIM_TBInitStruct.TIM_Period = TIMx_ARR - 1;
    TIM_TBInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TBInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TBInitStruct);


    /* TIM捕获输出配置 */
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (uint16_t)(TIMx_ARR / PERIOD * c1[0]);
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Toggle;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;


    /* TIM ch1通道1配置 */
    TIM_OC1Init(TIMx, &TIM_OCInitStruct);
    /* TIM ch2通道2配置 */
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (uint16_t)(TIMx_ARR / PERIOD * c2[0]);
    TIM_OC2Init(TIMx, &TIM_OCInitStruct);
    /* TIM ch3通道3配置 */
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (uint16_t)(TIMx_ARR / PERIOD * c3[0]);
    TIM_OC3Init(TIMx, &TIM_OCInitStruct);
    /* TIM ch4通道4配置 */
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = (uint16_t)(TIMx_ARR / PERIOD * c4[0]);
    TIM_OC4Init(TIMx, &TIM_OCInitStruct);


    /* TIM通道中断使能 */
    TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CC1, ENABLE);
    TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CC2, ENABLE);
    TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CC3, ENABLE);
    TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_CC4, ENABLE);
    TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC1);
    TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC2);
    TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC3);
    TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC4);


    /* TIM中断配置 */
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIMx_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
   
    /* TIM使能 */
    TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);
}

  配置TIM对应的四个ch通道TIMx_GPIO_Pinx，本篇中进行了宏定义，大家可以根据自己需求进行定义。
TIMx_PSC和TIMx_ARR为时基单元的控制，两个值一起控制了8步的一个周期，本篇进行了宏定义，方便修改进而更改一个周期的时间。
c1，c2，c3，c4保存了toggle的初始时机，PERIOD是8的宏定义。

• c1，c2，c3，c4的定义
  
  

/* 变量定义 -------------------------------------------------------- */
/* 创建常量数组，保存toggle的时机 */
const uint8_t c1[] = {2, 7};
const uint8_t c2[] = {1, 4};
const uint8_t c3[] = {3, 6};
const uint8_t c4[] = {5, 8};


/* 宏定义8步 */
#define     PERIOD              (8)

  如果对数组定义有疑问，请翻到本页顶部查看八步的时序图

• 初始化完成，接着程序执行进入中断，需要在中断中不断改变对应的电平状态
  
  

/**
* @name: TIMx_IRQHandler
* @description: TIM中断函数，进行各个通道电平翻转
* @param {*}
* @return {*}
*/
void TIMx_IRQHandler(void)
{
    /* 定义变量，操作数组下标 */
    static uint8_t c1_index = 0;
    static uint8_t c2_index = 0;
    static uint8_t c3_index = 0;
    static uint8_t c4_index = 0;
   
    /* ch1通道下次翻转电平设置 */
    if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC1) == SET)
    {
        c1_index ^= 0x01;   /* 数组下标变换 */
        TIM_SetCompare1(TIMx, TIMx_ARR / PERIOD * c1[c1_index]); /* 设置下次toggle电平的时机 */
        TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC1);
    }


    /* ch2通道下次翻转电平设置 */
    if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC2) == SET)
    {
        c2_index ^= 0x01;
        TIM_SetCompare2(TIMx, TIMx_ARR / PERIOD * c2[c2_index]);
        TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC2);
    }


    if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC3) == SET)
    {
        c3_index ^= 0x01;
        TIM_SetCompare3(TIMx, TIMx_ARR / PERIOD * c3[c3_index]);
        TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC3);
    }


    if(TIM_GetITStatus(TIMx, TIM_IT_CC4) == SET)
    {
        c4_index ^= 0x01;
        TIM_SetCompare4(TIMx, TIMx_ARR / PERIOD * c4[c4_index]-1);
        TIM_ClearITPendingBit(TIMx, TIM_IT_CC4);
    }
}

  TIMx_IRQHandler是TIMx的中断函数。

• 程序基本完成了，看看整个过程还是非常有规律的，对比STM32驱动ULN控制步进电机天龙八步之定时器异步 代码也是非常少，逻辑也是更加的简单，同时又能完成异步过程。
  
  

测试

• 在main中进行测试，代码如下
  
  

int main(void)
{
        uint32_t t = 0;


        initSysTick();
        NVIC_PriorityGroupConfig(2);
        Usart1_Init(115200);
        LED1_Init();
        TIM_Configuration();


        for(;;)
        {
                t++;                               
                /* 其他任务 */
                if(t % 100 == 1)
                {
                        LED1_Toggle();
                        printf("led togglen");
                }               
               
                if(t >= 2000)
                        t = 0;
                delay_ms(10);
        }
}

• 测试结果如图，电机运转的同时led灯闪烁同时串口输出。
  
  
  
  
  
  

   喜欢请点个赞哦，谢谢！欢迎指正