STM32F103RCT6驱动SG90舵机-完成正反转角度控制

一、SG90舵机介绍

SG90是一种微型舵机，也被称为伺服电机。它是一种小型、低成本的直流电机，通常用于模型和机器人控制等应用中。SG90舵机可以通过电子信号来控制其精确的位置和速度。它具有体积小、重量轻、响应快等特点，因此在各种小型机械设备上得到了广泛应用。

SG90舵机通常用于各种小型机械设备中，例如：

模型控制：SG90舵机可以用于遥控汽车、飞机、船只和其他模型的转向、加速和刹车等控制。

机器人控制：SG90舵机也广泛应用于机器人领域，例如可以控制机器人的头部旋转、臂部移动等。

相机云台：SG90舵机可以用于控制相机的运动，例如实现云台的左右旋转和上下移动。

自动化系统：在一些自动化系统中，SG90舵机可以用来控制小型机械臂或手指的运动。

总之，SG90舵机适用于需要精确定位和紧凑设计的应用场景。

二、普通IO口模拟PWM驱动SG90舵机

以下是一个简单的示例代码，用于通过PB5普通IO口产生模拟PWM信号来控制SG90舵机正向旋转和反向旋转：

#include "stm32f10x.h"

#define PWM_FREQ 50  // 设置PWM信号频率为50Hz
#define SERVO_MIN_PULSE_WIDTH 500  // 舵机最小脉宽500us
#define SERVO_MAX_PULSE_WIDTH 2500  // 舵机最大脉宽2500us

void delay_us(uint32_t us) {
  uint32_t count = us * (SystemCoreClock / 1000000) / 9;
  while(count--);
}

void servo_rotate(uint16_t pulse_width) {
  GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);  // 设置PB5输出高电平
  delay_us(pulse_width);  // 延时等待脉宽结束
  GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);  // 设置PB5输出低电平
  delay_us(20000 - pulse_width);  // 延时保持50Hz的PWM周期
}

int main(void)
{
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  // 使能GPIOB时钟

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;  // PB5口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // 推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 最大输出频率为50Mhz
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  while(1) {
    // 控制舵机正向旋转360°
    for (int i = SERVO_MIN_PULSE_WIDTH; i <= SERVO_MAX_PULSE_WIDTH; i += 10) {
      servo_rotate(i);
    }
    for (int i = SERVO_MAX_PULSE_WIDTH; i >= SERVO_MIN_PULSE_WIDTH; i -= 10) {
      servo_rotate(i);
    }
    
    // 控制舵机反向旋转360°
    for (int i = SERVO_MAX_PULSE_WIDTH; i >= SERVO_MIN_PULSE_WIDTH; i -= 10) {
      servo_rotate(i);
    }
    for (int i = SERVO_MIN_PULSE_WIDTH; i <= SERVO_MAX_PULSE_WIDTH; i += 10) {
      servo_rotate(i);
    }
  }
}

在这个代码中，我们首先定义了PWM频率以及舵机的最小和最大脉宽。然后，我们实现了一个延时函数delay_us()，用于产生指定微秒数的延时。接下来，我们实现了一个servo_rotate()函数，用于控制舵机的旋转。

在servo_rotate()函数中，我们将PB5口设置为高电平，并延时等待一段时间，使得舵机旋转到相应的角度；然后将PB5口设置为低电平，延时保持PWM周期的长度，以达到模拟PWM信号的效果。

在主函数中，我们通过循环控制舵机旋转360度，并在正向和反向旋转之间进行切换。具体来说，我们通过循环执行servo_rotate()函数，并改变脉宽的值，实现舵机的旋转。

需要注意的是，这个示例代码只是一个简单的演示，实际使用中可能需要根据舵机的具体型号和应用场景进行调整。同时，由于使用的是延时产生模拟PWM信号，因此控制的精度可能会受到其他因素的影响，如果需要更高的控制精度，可以考虑使用硬件定时器来产生PWM信号。

三、通过定时器输出PWM控制SG90舵机

（1）配置定时器4的通道1为PWM模式，并且设置频率为50Hz，占空比为5%~10%。

代码如下：

// 开启TIM4时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

// 定时器4 PWM模式配置
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1999;   // 72M / (2*2000) = 18KHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 35;  // 分频系数36
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

// 定时器4通道1 PWM输出配置
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 100;           // 初始值
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);

// 开启定时器4
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

（2）使用定时器4的通道1输出PWM信号，使舵机正向旋转360°，即将占空比由5%_{10%逐渐增加至12.5%}2.5%。代码如下：

for (int i = 100; i <= 250; i += 10) {
    TIM_SetCompare1(TIM4, i);
    delay_ms(50);
}

（3）使用定时器4的通道1输出PWM信号，使舵机反向旋转360°，即将占空比由12.5%_{2.5%逐渐减小至5%}10%。代码如下：

for (int i = 250; i >= 100; i -= 10) {
    TIM_SetCompare1(TIM4, i);
    delay_ms(50);
}

在上面的代码中，delay_ms()函数是一个简单的延时函数，用于控制每次占空比变化后等待一段时间再进行下一步操作。需要自己实现这个函数。

另外，SG90舵机正向旋转和反向旋转的具体占空比可能有所不同，需要根据实际情况调整代码中的占空比值。