代码收藏家技术教程 2023-04-07

总结篇：STM32舵机、电机的驱动&OSBoat电路逻辑的梳理

历经了前前后后一个月的学习，算是对STM32板子有了最最最基础的理解。对于我个人而言，最为直接的应用方式就是控制电机。正好前段时间刚学完PWM，加上今天又对于老项目OSBoat控制部分有了新的认识，于是就有了今天的应用总结。

舵机

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。具体其他的内容我就不细讲了，原理太难了，应用的话大家都知道是干嘛的。

这个是我测试的时候用的舵机，也是比较常用的舵机的一种。在这里我主要就记录一些关键内容。

这是一个180°，30kg的舵机，那么对于一般舵机来说，舵机的控制一般需要一个20Ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5Ms~2.5Ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2Ms。以180°舵机为例，对应的控制关系如下：

0.5Ms————0°

1.0Ms————45°

1.5Ms————90°

2.0Ms————135°

2.5Ms————180°

而360°舵机与其他普通舵机不同，它实际相当于无极变速的减速电机，可以控制速度和方向，但是没有0-360°角度控制的功能。控制方向和一般舵机的控制信号相同：
0.5Ms————正向最大转速
1.5Ms————速度为0
2.5Ms————反向最大转速

舵机的接线绝大多数都是三根：

黄色-S ：是信号线，用于传输数据（pwm信号）

红色-V：是电源正极线（VCC）。

褐色（棕色、黑色）-G：是接地线（GND）。

了解了舵机最基本的东西之后，咱们就来看看代码！

我原本以为舵机、电机的控制是一件多么神秘的事情，结果凭借PWM输出，即可完成。关于PWM输出我就不在这里过多赘述，在这里放一篇我之前学习记录的文章：(14条消息) 【学习记录】 STM32 PWM输出实验_HFUTdumpling的博客-CSDN博客

直接上代码：

pwm.c：

#include <pwm.h>
#include "sys.h"

void My_TIM3_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStr;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStr;
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStr;
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
	
	GPIO_InitStr.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStr.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStr.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStr);
	
	TIM_TimeBaseInitStr.TIM_Period = arr;
	TIM_TimeBaseInitStr.TIM_Prescaler = psc;
	TIM_TimeBaseInitStr.TIM_ClockDivision = TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStr.TIM_CounterMode = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStr);

	TIM_OCInitStr.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
	TIM_OCInitStr.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStr.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStr);
	TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStr);

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
	
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}

main.c：

 int main(void)
{	
	My_TIM3_Init(19999,71);//周期为20ms (arr+1)(psc+1) = 20000*72/72000000 = 20ms
	delay_init();
	while(1)
    {
		TIM_SetCompare1(TIM3,500);     //舵机驱动
		delay_s(3); //超过2s尽量自己新写一个延时函数，因为大于2s会溢出
		TIM_SetCompare1(TIM3,2000);
		delay_s(3);
	}
	
}

这里要强调一个事情，就是为什么delay_s()这个函数要自己封装一下，因为正点原子里面自带的两个delay_ms()和delay_us()，如果调用delay_ms()的话，取的时间大于2s，会有溢出的情况，因为其内部的计数器倍数有限，当他超过2s之后，计数器会溢出，即延时永远不会大于2s。所以需要自己封装一个delay_s()。当然这个也很简单，一个for循环就搞定啦！

void delay_s(u16 s)
{
	int i = 0;
	for(i = 0;i < s;i++)
	delay_ms(1000);
}

然后这里编译完成后就可以下载程序了。

我这里下载程序用的是ST-LINK，也比较方便，需要连接四根线即可：

分别是GND、3.3V、SWCLK、SWDIO，与STM32的接口接好，并在电脑上安装响应驱动即可。

（这里我是很早就接好了就不放相关链接了，C站上很多相关文章）。

完成下载后，我们将舵机和32板子的线接好，并拔掉ST-LINK，开启外接电源（注意一定不要同时接两个电源，容易烧板子）。打开开关，舵机开始运行：每隔3s舵机转动135°，正转一次，反转一次。

到此，舵机的驱动就已经完成啦！

电机

由于我手边没有空闲的电机，本来想利用OSBoat（我之前的一个项目，后面会讲）上的蜗轮蜗杆减速电机来动一下，然后研究了半天发现差一根接地线（GND）需要焊接，于是就没有继续。但这反倒让我搞明白了OSBoat船的电路接线逻辑，也算是一个很大的意外收获了！

先来讲电机，与舵机类似，电机也是通过PWM来控制的，通过调整不同的占空比来实现。而电机与舵机不同的是，电机需要使用两个pin口来传输PWM数据，同时还需要一个电机驱动。

进入正题，先上代码：

pwm.c：与舵机的相同。这里只需要比舵机多开一个pin口就行，舵机那边我使用了PA6，电机这儿我用了PA5和PA6，可以发现其实在舵机的pwm.c文件中我已经完成了这两个口的初始化。

GPIO_InitStr.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;

main.c：

 int main(void)
{	
	My_TIM3_Init(19999,71);//周期为20ms (arr+1)(psc+1) = 20000*72/72000000 = 20ms
	delay_init();
	while(1)
	{
		TIM_SetCompare1(TIM3,10000);//电机驱动
		TIM_SetCompare2(TIM3,500);
		delay_s(2);
		TIM_SetCompare1(TIM3,500);
		TIM_SetCompare2(TIM3,10000);
		delay_s(2);
	}
}

代码很简单，与舵机基本类似，只是调用了两个TIM通道。

这里需要用到一个电机驱动器，比较常用的，也是我这里有的一个驱动器：L298N。

L298N电机控制模块实现方法 – 知乎 (zhihu.com)

其实这张图已经完全概括了这个驱动器的用法了。我就来简单列一下我对于它应用的一些小总结。

输出A和输出B就是可以接两个电机的意思，即输出端。供电模块的三个口中间是GND，两边分别是12v供电和5v供电。最重要的是输入口。中间四个口是逻辑输入口，左边两个是IN1和IN2，即通道A，右边为通道B同理。逻辑输入顾名思义就是连接后就可以让电机动起来了。而左右的通道A通道B使能，就是在你需要对他进行其他的控制，比如速度、或者其他指令的时候，需要连接，否则的话就需要接高电平，即让两个口短接，或者说像图中一般的L298N板子自带跳线帽已经接了高电平。就不用管他。

接线的话，就把IN1和IN2（或者IN3，IN4）接到STM32的PA5和PA6上（我的程序是PA5，PA6），然后接地线与STM32的接地线连接（我的理解是要有一个基准线，不然高低电平就没有意义了），即可完成。这跟接地线我那儿好像得焊接，还没焊，所以就没有实际实现的过程。

OSBoat项目介绍以及接线逻辑

OSBoat，取名灵感来自于美国Argonne National Laboratory团队Oleo Sponge新型海绵。该种海绵具有良好的疏水亲油性，可实现反复吸油和挤压出油。通过这个海绵的特性，搭载我们的船体，可以实现海上原油的自动清理。我们最初是以机械创新设计大赛的生态修复赛题为导向，开始了这样一个项目的制作。

由于某些原因，这个图纸的总设计师不是我，但这个项目的总工程师可以算是我。从制作到建模修改到实现，主要都是我和我的队友一起完成的。这对于一个机械专业的本科生来说，只要肯去做就不算是难事！话不多说，上图！

图一是在实验室拍的照片，图二是在合肥工业大学屯溪路校区斛兵塘拍摄的照片。

这个项目呢，目前是已经拿到了1个国奖、2个省奖，还有不计其数的校奖。省部级级以上获奖如下：

中国大学生机械工程创新创意大赛——“卓然—笃顺杯“第13届过程装备实践与创新赛三等奖

第十届全国大学生机械创新设计大赛安徽赛区二等奖

第十六届“西门子杯”中国智能制造挑战赛——华东一赛区一等奖

好了多的就不说了。咱们进入正题。为什么我会在这篇文章提到这个项目呢，因为这个项目的控制是由我队友完成的，他是我的一个学长，也是CSDN嵌入式领域的优秀作者，目前是在上海的某家芯片研发的大厂工作（没错应该就是最大的那个）。(14条消息) Top嵌入式的博客_CSDN博客-Linux驱动开发,STM32,U-Boot源码分析领域博主

其实这个项目是个半成品，由于各种原因，我们的机械结构和控制的相关理论还没有实现，所以做控制的老板在之前做的时候，也没有用太多复杂的东西。所以我才有机会很快的把OSBoat的电路接线的逻辑弄明白。

这张图应该就是全部的电路了。输出端就两个水下推进器和一个蜗轮蜗杆减速电机。控制器是用的RoboMaster的常用的一个控制器。（32是我在调试）然后我大概做了个图把整个的电路梳理了一下。

PS：换了电脑Visio出问题了没法用，呜呜友友们将就一下。

这大概就是整个电路的基本图解，主要实现的功能其实就是让整个船能够遥控并动起来。

感觉让学长这样的大佬来做这样相对简单的事情，仿佛是有点大材小用的感觉嘿嘿嘿。

哦对了，这篇文章的来源也出自这个项目，我们想要把群体智能的理论融入我们的项目中。这也是C站小白目前点赞、收藏、浏览量最高的一篇文章，也感谢大家的认可！(14条消息) 关于求解微分方程——初学Matlab里的 ODE求解器_HFUTdumpling的博客-CSDN博客_微分方程求解器

总结&后续学习规划

STM32跟着正点原子的课程学习过程算是告一段落了。刚看完原子哥的课程时我确实还是有很多疑惑。但作为一个应用者来说，当我学会了用STM32来控制电机的时候，我对于STM32的就有了更深的理解，或者说是不一样的认识，这对于我来说无疑是非常开心的一件事情。

对于后续嵌入式的学习，我主要分为两个部分。首先还是以项目为导向，在实践中去学习，无疑效率最高来的最快。嵌入式开发离不开PCB的设计，所以我后面会坚持学习一些电子设计的相关内容，以及使用Altium Designer软件来自己设计PCB板。同时，基于我之前安卓开发的经验（后悔那个时候还没有注册C站留下相关学习资料），我想的是之后去学习一下利用App，通过蓝牙或wifi模块，将手机作为遥控器，来实现遥控。并且在近段时间我也会更多地接触STM32的一些项目实战的东西。毕竟作为机械人，天天坐在3D打印实验室，有着得天独厚的条件，想搞事那可太容易了嘿嘿嘿。

看到这儿的友友们一定都是真爱了，感谢你的观看，让我们一起学习，一起进步，也欢迎大家跟我多多交流哇！也希望大家多多点赞收藏+关注嗷！