代码收藏家 使用STM32f103c8t6和L298N电机驱动模块控制直流减速编码电机
引言
直接减速电机就是在直流电机上加上霍尔编码器，霍尔编码器可用于电机转动的测速，A、B相会产生相位相差90°的方波信号。stm32可以使用硬件资源或者软件模拟来捕获编码器信号。这里我介绍的是stm32自带的编码器模式来使用直流减速电机。
1.模块介绍
1.1直流减速编码电机
以下是直流减速电机的商品图
同时我使用的是转速为620的直流电机，此直流电机的电流在0.07A（空载）到1.8A（堵转）之间。
直流电机和编码盘互相独立供电，红色和白色需要连接到电机驱动模块的输出。黑色和绿色是编码器电源，3.3V供电。黄色和绿色就是编码器的AB相，硬件资源会占用定时器的ch1和ch2通道。
1.2电机驱动模块
直流电机没有办法直接接在单片机上面使用，大部分的单片机引脚通过的电流在100mA左右，没有办驱动直流电机，同时单片机也无法承受直流电机的反馈脉冲电流强度，会导致单片机烧毁。所以单片机驱动电机时添加驱动电路来控制电机的转动。也就是由外部电源来提供电流，驱动电机转动。
这里使用的是L298N驱动模块来驱动电机转动。
驱动模块的5V连接到单片机的5V接口，L298N模块在连接外部电源时会给单片机5V供电，L298N模块的GND连接电池的负极以及单片机板载GND，输出A和输出B连接电机的正负极。
在测试模块是否正常使用时，使能端（ENA和ENB）的跳线帽可以不拔（这样相当于ENA、ENB接高电平，），IN1，IN2设置高低电平来让电机转动。当使用PWM信号控制电机转速时，使能端的跳线帽要拔下来，同时PWM信号要输入在使能端。
以下是L298N驱动模块的引脚使用方法
| ENA | IN1 | IN2 | 转动 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 是 |
| 1 | 0 | 1 | 是 |
| 1 | 1 | 1 | 否 |
| 0 | – | – | 否 |
| ENB | IN3 | IN4 | 转动 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 是 |
| 1 | 0 | 1 | 是 |
| 1 | 1 | 1 | 否 |
| 0 | – | – | 否 |
接线如下
ENA–>PA8
ENB–>PA9
IN1–>PB12
IN2–>PB13
IN3–>PB14
IN4–>PB15
编码器1–>PA0 PA1
编码器2–>PA6 PA7
之后的代码只举例一个编码电机，也就是编码器2。
2.软件部分
2.1中断配置
使用TIM4定时器进行软件中断，用于刷新OLED显示stm32捕获编码器的速度值，单独写在Timer.c的文件中
#include "stm32f10x.h" // Device header
void Timer_Init(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能TIM4时钟
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //TIM4中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000-1; //总的值设置为0xFFFF，设定计数器自动重装值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7200-1; //预分频器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //开启定时器
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE); //开启定时器更新中断
}
中断函数可以写在Timer.c文件或者main.c文件
void TIM4_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) == SET)
{
//LED_ON();//用于测试是否进入中断
Speed1 = Encoder_Get1();
Speed2 = Encoder_Get2();
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}
}
这里需要说明一下LED_ON();的函数，这个函数的作用是点亮stm32f103c8t6最小系统板自带的LED灯，新手在配置中断时候可以使用这样的方法快速检验是否进入中断。
2.2编码器模式配置
这里把TIM3配置为编码器模式，当定时器配置为编码器模式的时候，时钟会被占用，无法处理其他任何工作，并且编码器模式会占用时钟的1和2通道。
#include "stm32f10x.h" // Device header
void Encoder_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//配置GPIO
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//配置时基单元
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1; //ARR
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1; //PSC
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;//配置编码器模式
TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
//开启编码器模式
TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//使能时钟
}
int16_t Encoder_Get(void)//获取编码器模式读取的值，用于OLED显示
{
int16_t Temp;
Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
TIM_SetCounter(TIM3, 0);
return Temp;
}
2.3主函数代码
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "OLED.h"
#include "L298N.h"
#include "Timer.h"
#include "Encoder.h"
int16_t Speed1,Speed2;
int main(void)
{
OLED_Init();
Timer_Init();
LED_Init();
Encoder_Init();
L298N_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "Speed1:");
OLED_ShowString(2, 1, "Speed2:");
while (1)
{
OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed1, 5);
OLED_ShowSignedNum(2, 7, Speed2, 5);
L298N_TurnText();
}
}
void TIM4_IRQHandler(void)//中断函数一直刷新编码器模式捕获的值
{
if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) == SET)
{
//LED_OFF();//用于测试是否进入中断
Speed1 = Encoder_Get1();
Speed2 = Encoder_Get2();
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}
}
OLED显示刷新放在中断函数中是为了多任务考虑，如果只需要单片机显示编码器的值，那OLED的刷新放在主函数中就可以，但是会占用主程序的资源，单片机执行其他任务就会有压力。所以将OLED显示刷新放在中断函数中显示
3.总结
使用stm32来捕获编码电机信号，主要是使用TIM_EncoderInterfaceConfig函数来开启和配置编码器模式。stm32的编码器模式相关函数只有这一个。
stm32使用PWM信号控制直流电机速度会在我的其他文章中说明（还没有更新出来），更新后我会把文章链接放在末尾。
