代码收藏家技术教程 2023-07-17

使用STM32 cubeMX配置HAL库驱动L298N控制直流有刷电机

1.电机为什么需要驱动板呢？为什么不能用控制器直接控制电机呢？

L298N是常用来驱动小型直流有刷电机（两个）和步进电机（一个）的电机驱动板，其电路原理就是两个H桥电路，控制原理是使用PWM来实现对直流电机的调速，因此需要先补充一下对PWM的知识，可以跳转到以下链接。

【STM32】PWM输出功能详细介绍

【STM32】HAL库PWM实现呼吸灯实验

1.电机为什么需要驱动板呢？为什么不能用控制器直接控制电机呢？

原因是控制器本身提供的电压不足以让电机运动，因此需要外接一个驱动板来驱动电机运动。

用STM32作为控制器，L298N作为驱动器来驱动小马达（直流有刷电机）的原理图如下：

2.H桥电路介绍

对于需要驱动直流电机这种电流较大负载的控制电路，H桥是最经典的，因其电路形状像字母“H”，故称其为“H桥”。H桥一般由四个MOS管（Q1、Q2、Q3、Q4）作为独立控制的开关元器件组成，不同的开关状态对应的电机状态如下表所示：

电机状态	开关状态
正转	Q1、Q4开，Q2、Q3关
反转	Q1、Q4关，Q2、Q3开
停止	Q1、Q3关，Q2、Q4开

通常对H桥的控制最常用的是脉冲宽度调制（PWM）。

3.L298N原理介绍

L298N内部电路图如下图所示：

不难看出，其内部电路是由两个H桥组成。ENA和ENB为使能信号，In1和In2为一组逻辑信号，控制OUT1和OUT2这一组输出信号；In3和In4为一组逻辑信号，控制OUT3和OUT4这一组输出信号。通过控制逻辑信号来实现对输出信号的控制，比如电机速度和正反转。

（1）输出A和输出B用来接两个直流有刷电机，对于逻辑输入，应当接在控制板上。In1和In2控制输出A，In3和In4控制输出B。通道使能的跳线帽默认插在上面，保持不动。如果拔掉，认为不使能。

（2）对于板载5V使能处的跳线帽，若插在上面，则5V供电可以用来给控制板供电；如果拔掉，才能用来对驱动板实现5V供电。

（3）供电问题：输入电源为7~12V时，5V供电处可以接控制板，用来给控制板供电，也可以不接；输入电源为大于12V时，需要拔掉电源旁的跳线帽（板载5V使能），5V供电处需要接入5V的电压。

4.实物接线图

通过对L298N原理分析，不难得出逻辑信号接控制板，输出信号接电机。注意：控制板和驱动板要实现共地，目的是使电压有参考电平。

使用两节3.7V电池来供电，电池正极接在+12V供电，负极接GND。使用的控制板是正点原子的探索者，主控芯片是STM32F407ZGT6。因为使用一个马达，故只需要一组控制信号控制一路输出即可。因此，In1和In2接在控制板的PA0和PA6引脚，OUT1接马达的两根线。因为，控制板自带供电，所以不需要控制板提供5V供电，所以只需要将控制板和驱动板的GND连接在一起，给其一个参考电平。

控制问题：

电机状态		IN1	IN2
正转		1	0
反转		0	1
停止	等待	0	0
停止	刹车	1	1

5.CUBEMX配置

（1）使能外部高速时钟

（2）完成时钟树配置

（3）设置PWM（也可以在TIM2中开启两个通道）

（4）生成代码（GENERATE CODE）

6.代码

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {		
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,5000);
	HAL_Delay(2000);
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,0);
	HAL_Delay(1000);//慢速正转2秒，等待1秒
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,20000);
	HAL_Delay(2000);
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,0);
	HAL_Delay(1000);//快速反转2秒，等待1秒
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}