一 、舵机概述
上周，抽个闲做枪手，给群友写了一份两路舵机的控制代码。感谢老铁的信任，方案双方都很满意。
代码测试时，用的两款180°舵机：MG996R 和 MG995 。
1、舵机的分类
- 按旋转角度
180°舵机：能给定角度、固定转速。 只能在0度到180度之间运动，超过范围，舵机轻则齿轮打坏，重则烧坏内部电路.
360°舵机：能360度转动, 能控制转速。但不能调节转动的角度。
- 按控制信号
模拟舵机：要持续提供PWM信号才能固定角度。优点：便宜。
数字舵机：只要给一次PWM信号就能固定角度。优点：高精度，响就快，抖动小，更大的角度固定力。
2、几个重要参数
- 最大扭矩：如上面的MG996, 最大扭矩: 13KG/cm. 这个是在舵机堵转时测得的, 其时距离轴中心1cm处能挂起的重量.
- 工作电压：如常用的3.0V~7.2V, 接入电压不同, 所能产生的工作扭矩自然不同. 直接影响角度固定力。
3、引脚接线说明
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红色：供电；电流比较大，除非测试, 真不建议在开发板上取电；
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粽色：地线；必须与控制器, 如SMT32芯片共地；
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橙色：PWM信号线；接芯片的TIMx外设的CHx脚；
二、舵机控制原理
以本次测试的180度模拟舵机为例进行笔记讲解。
1、原理简述
舵机接收的是PWM信号，能使舵机内部电路产生一个偏置电压，触发电机通过减速齿轮带动电位器移动，当电压差为零时，电机停转，从而达到伺服的效果。
即，给舵机提供一个特定的PWM信号，舵机就可以旋转到指定的位置。
2、PWM信号、角度
舵机接收的PWM信号频率为50HZ，即周期为20ms。当高电平的脉宽在0.5ms-2.5ms之间时舵机就可以对应旋转到不同的角度。
为了更好地理解其信号，和编写代码，把PWM关键点转换如下：
- PWM信号周期： 20000us
- 0度时，高电平时长： 500us
- 180度时, 高电平时长：2500us
- 每增加1 °，需增加高电平时长：(2500-500)÷180 = 11.1us
- 某角度值A，需要的总高电平时长：(A x11.1 +500)us
特别地说明: 把所有ms值, 转换为us值, 是为了方便代码的编写和理解.
三、STM32代码实现
工程代码: STM32F103RC + 标准库函数v3.5;
1、所用引脚的宏定义
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** 移植配置
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**/
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// 舵机_1
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#define SERVO_1
_GPIO GPIOB // GPIO
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#define SERVO_1
_PIN GPIO_Pin
_8 // PIN
-
#define SERVO_1
_TIM_PORT TIM4 // 定时器: TIMx
-
#define SERVO_1_TIM_CH 3 // 通道: CHx
-
#define SERVO_1
_ANGLE_RESET 90 // 上电复位后的角度
-
// 时基配置, 适用20ms周期的舵机
-
#define SERVO_TIM_PSC 72 // 计数器时钟=72000000/72=1000000次/秒=1us/次
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#define SERVO_TIM_ARR 20000 // 周期=20000*1us=20ms
-
-
为了加大代码移植的方便，取消时钟的宏定义，在初始化函数里根据所用端口做判断后使能各时钟.
2、GPIO初始化
-
// GPIO配置
-
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
-
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PINx;
-
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
-
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
-
GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure);
引脚配置要点：复用推挽模式(GPIO_Mode_AF_PP);
2、TIM初始化
-
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
-
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
-
// TIM时基配置
-
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= (psc
-1);
// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
-
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= (arr
-1);
// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断
-
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 时钟分频因子 ，用于配置死区时间，没用到，随意
-
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 计数器计数模式，设置为向上计数
-
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=
0;
// 重复计数器的值，没用到，可以随意设置
-
TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);
// 初始化定时器
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// 输出比较模式
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TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
// 配置为PWM模式2
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TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
// 输出使能
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TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccr;
// 设置占空比大小
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TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
// 输出通道电平极性配置
-
if(CHx==
1) TIM_OC1Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);
-
if(CHx==
2) TIM_OC2Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);
-
if(CHx==
3) TIM_OC3Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);
-
if(CHx==
4) TIM_OC4Init(TIMx, &TIM_OCInitStructure);
-
// CCR预装载
-
if(CHx==
1) TIM_OC1PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
-
if(CHx==
2) TIM_OC1PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
-
if(CHx==
3) TIM_OC1PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
-
if(CHx==
4) TIM_OC1PreloadConfig(TIMx, TIM_OCPreload_Enable);
-
-
TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);
// 使能计数器
-
//TIM_CtrlPWMOutputs(TIMx, ENABLE); // 主输出使能，当使用的是通用定时器时，这句不需要
如果没有这几行 if 语句，代码简洁。
使用这些 if 进行判断的原因, 是因为我想把PWM的初始化函数, 做成更容易复用的代码, 这样以后要初始化某个TIM做PWM输出, 那只要传入相应的参数即可:
void TIM_PwmInit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 PINx, TIM_TypeDef* TIMx, u8 CHx, u16 PSC, u16 ARR, u16 CCR);上面的TIM初始化，是经这个函数传入参数的。
重点解释一下：PSC, ARR, CCR, CNT
- PSC：TIM时钟的分频系数：72；内部时钟经PSC值分频后, 传给CNT计数器使用；
- CNT：计数器，CNT每计数一次的脉冲时长为：1÷（CLK÷PSC) = 1÷（72000000÷72) = 0.000001s/次 = 1us/次；
- ARR：自动重装载值：20000，CNT计数器经过多少次脉冲就重新开始计数。用这个值可控制需要的PWM信号周期：1us x 20000次 = 20 000us = 20ms
- CCR：用于控制周期内高电平时长, 当CNT<CCR时, 为有效电平. 而有效电平的高低, 则是通过CCER寄存器设置的, 默认的有效电平为高电平.
3、角度输出函数
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// 舵机1#配置角度
-
// 【可选参数】 [angle]0.0°~180.0°;
-
void AnalogServo_1_Angle(
float angle)
-
{
-
u16 ccr_1=
0;
-
xServo.angleNow_1 = angle;
-
if(xServo.angleNow_1>
180) xServo.angleNow_1 =
180;
// 限制最大值, 防止出错
-
if(xServo.angleNow_1<
0) xServo.angleNow_1 =
2;
// 限制最小值, 防止出错
-
-
ccr_1 = xServo.angleNow_1*
11.11 +
500;
// 把角度值, 换算成CCR值
-
TIM_SetCCR(SERVO_1_TIM_PORT, SERVO_1_TIM_CH, ccr_1);
// 配置TIMx的CCR寄存器值
-
}
-
-
-
// 控制TIMx的CCRx的值;【可选参数】 [TIMx]TIM1~8, [CHx]1~4, [CCR]0~65535;
-
void TIM_SetCCR(TIM_TypeDef* TIMx, u8 CHx, u16 CCR)
-
{
-
if(CHx==
1) TIMx->CCR1 = CCR;
-
if(CHx==
2) TIMx->CCR2 = CCR;
-
if(CHx==
3) TIMx->CCR3 = CCR;
-
if(CHx==
4) TIMx->CCR4 = CCR;
-
}
哈，自己有个死穴，不管学习某个方面的知识时，理解得有多深刻，过一段时间后，总是会淡忘得一干二净的。
所以，这个代码做成调用时，直接传入角度即可，以后就不用回忆高电平与角度的关系了。
四、完整代码下载
工程所用STM32F103RC的核心版，完整代码，已分到CSDN的资料库。
完整代码下载: STM32_舵机PWM控制代码.zip
同时也分享了一份Q群 887199504 的文件夹，可自由下载的。
转载：https://blog.csdn.net/zhouml_msn/article/details/116142124