PWM舵机控制

硬件清单

• 180°舵机
• 270°舵机
• 360°舵机
• STM/GD32F103C8T6核心板
• 杜邦线
  

硬件接线

" J3 g: z+ Y& u6 b9 T! ^
: y% V% T0 N% A: k/ e. ]0 g

一、标准/连续旋转舵机
2 A% k1 S; Z4 T/ B5 D% APWM舵机的控制原理基于脉宽调制技术。
) N# W! H% F. D1、标准舵机（180°/270°）

• 具有固定的角度范围
• 精确控制角度位置
  
  

通过改变PWM信号来控制脉冲的高电平时间，从而来控制舵机旋转的角度2、连续旋转舵机（360°）

• 控制旋转速度和方向
  
• 实现无限制的连续旋转
  

) B5 V' k- I8 E- g. R) A
3 W0 M5 d! p  a' j8 v. h* L通过改变PWM信号来控制脉冲的高电平时间，从而来控制舵机的速度和方向

# d1 q, L% X  V; e二、舵机控制思路
控制信号以固定频率的方波形式发送给舵机；这个方波的周期通常为20ms，即50Hz的频率；
4 [* B. _7 d8 e/ z& }在控制信号中，脉冲的高电平时间决定舵机旋转的角度或旋转速度和方向。
- r( Q, f. g- X0 G# z
7 k* G+ l( V/ A+ x4 |5 I
3 K. u2 B: N/ e8 J
. H9 E# n# Q! ]& u4 l
: R0 J# ^9 {& G# C/ X

三、PWM实现思路

1、时钟使能

1. //TIM3时钟使能
   8 \4 G' Y+ }% ~( _
2. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   
3. //使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
   
4. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

复制代码

2、配置GPIO为复用功能及时钟使能

1. // 配置GPIO为复用功能
   
2. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   " d% d: M: Q) v! C) p
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;  // 设置要配置的引脚
   
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 设置引脚模式为复用推挽模式
   
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 设置引脚的速度
   
6. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  // 初始化GPIO配置
   
7. 
   " m2 N; g0 `- |& f
8. // 禁用JTAG 启用SWD
   " \# p5 ], M8 P
9. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
   
10. // 把TIM3_CH1功能部分映射到PB4引脚上
    
11. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

复制代码

+ `  \& @" j+ r9 C

由于使用的是PB4引脚，需要将TIM3_CH1功能部分映射到PB4引脚上

( ]  b0 I- |' @! ?7 _

3、配置定时器3为PWM模式

1. // 配置TIM3为PWM模式
   
2. TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   
3. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20000 - 1; // PWM周期，即计数周期20ms，PWM信号频率为50HZ
   ( N; y. G# E# U( h- A) C7 ?6 {0 G) F
4. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 预分频系数，定时器时钟频率为72MHz/72=1MHz
   
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频
   
6. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数模式为向上计数
   
7. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

复制代码

2 N5 }7 h: p  X. m* y2 \2 g9 D

4、配置TIM3的通道1为PWM输出

1. // 配置TIM3的通道1为PWM输出
   ! ^) G* |5 G0 j% z1 q0 l
2. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   . l$ ]% L3 t( M  q9 H
3. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
   1 ]1 X: [' @. R" W& \1 {( v
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能
   7 C$ D# ?' q) K1 k/ M# C% U7 W) L7 v1 I
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性为高电平
   
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比
   
7. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
   & ^+ `) L, V" L1 b# v/ B
8. 
   0 m6 Y- l% _1 Y/ v
9. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 开启OC1预加载寄存器
   6 [# [- u& u1 X/ z& Z! h* H0 u' I( e
10. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);// 使能自动重装载寄存器
    & S% y( P* g% Y# N2 f) {
11. // 使能TIM3定时器
    2 R4 {9 h9 a8 X+ o3 g
12. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

复制代码

四、主要函数

此处代码以180°舵机演示

1、main.c

1. if(Data_Flag == 1)
   
2. {
   
3.    int Servo_Degree = strtol(Data_Buffer, NULL, 10);//将数组中的数据转换成整数
   
4.    printf("%s\n",Data_Buffer);//打印数组中的字符串
   6 O6 s/ E: o/ j4 D7 y( ]9 V$ H
5.    printf("舵机目前角度 = %d°\n",Servo_Degree);//打印转化后的数据
   # k% \7 k& f( l# L1 X0 F5 x
6.    Degree_Conv_PWM(Servo_Degree);//控制舵机旋转角度
   9 c7 D6 i# y* g" B' O
7.    Data_Flag = 0;//标志位重置
   
8.    memset(Data_Buffer, 0, sizeof(Data_Buffer));//清除数组中的数据
   # q, x* ~( Y9 x/ j2 M
9. }

复制代码

6 J7 n/ E3 \) k使用轮询的方式判断是否接收到正确的数据，根据串口数据控制舵机运转

2、PWM.c

1. void Degree_Conv_PWM(int Servo_Degree)// 将接收的数据转换成PWM高电平脉宽
   
2. {
   . G+ G  R1 ~' w2 d& N
3.     float PWM_Time;
   & O, H: h* |8 s: o* I
4.     PWM_Time = (2000.0 * (Servo_Degree / 180.0)) + 500;
   
5.     TIM_SetCompare1(TIM3, (int)PWM_Time);//定时器设置比较值函数和通道有关 时间参数单位是us
   ) k/ q+ S6 M# o- S+ `5 ]  P7 M
6. }

复制代码

2 A8 {1 a4 B5 x% V  g+ l, z1 W
4 U% h5 _9 w1 L/ y, I! Y使用强制类型转换是为了保证精度，最后传递给定时器一个整数比较值

3、Usart.c

1. int fputc(int ch, FILE *f)// printf（）函数重定向
   
2. {
   
3.     // 发送一个字符到USART1
   
4.     USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
   ' d3 [* l6 B. h/ T: l" `" f
5.     // 等待发送完成
   
6.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
   
7.     return ch;
   
8. }
   
9. 
   . w1 C, L& R  G* s" s4 {) q
10. void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
    2 t2 }0 Y  {, s* {+ b  I; ]
11. {
    
12.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    
13.     {
    
14.         Rx_Buffer[Rx_Index] = USART_ReceiveData(USART1);// 从串口接收数据到缓冲区
    
15.     if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '[/align][b][b][font=Tahoma][size=3][color=#000000][b][b][font=Tahoma][size=3][color=#000000]
    
16. [/color][/size][/font][/b][/b]
    ( X! @- K2 C0 M
17. Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据[/color][/size][/font][/b][/b]
    7 Q2 x# B, l" m4 q: u2 k
18. [align=left][b][b][b][b][font=Tahoma][size=3][color=#ff8c00]4、SysTick.c[/color][/size][/font][/b][/b][/b][/b][/align][align=left][code]void Delay_us(uint16_t us)
    
19. {
    
20.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    " v% b  M2 _1 \0 y( v
21.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
    
22.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
    ! @/ z: j1 F$ J# `! u3 E
23.     SysTick->CTRL =  5;// 设置SysTick控制寄存器，使其开始倒数计数，并启用SysTick定时器
    
24.     while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
    & D0 H2 J( n, O3 V% ~
25.     SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    ( C+ o7 G" K5 b' m; |
26. }

复制代码

使用系统滴答定时器来控制延时
% G: W% g" U& W2 B& E1 }& ]

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等
7 Y+ p0 \8 R. u

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
1 ?/ A- h! }8 E8 \    {
        memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
- j- r3 B8 I5 w* _4 u" v' D3 l        Rx_Buffer[0] = '

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

1. void Delay_us(uint16_t us)
   ( j) ?8 K$ \4 P9 y# q
2. {
   3 S. r" y0 V: R
3.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
   , m  \( M4 v! v/ P
4.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
   5 J7 H) [  l0 w
5.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
   ! _) b# S& B. m- X+ h) B0 w9 Y3 ^
6.     SysTick->CTRL =  5;// 设置SysTick控制寄存器，使其开始倒数计数，并启用SysTick定时器
   
7.     while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
   
8.     SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
   8 H6 f, m3 w1 C+ l+ j
9. }

复制代码

使用系统滴答定时器来控制延时

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

. J+ u1 N% I1 |3 P1 G

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

, k5 ^1 _# ]3 [
9 V1 u8 i% `# m; h6 P. B;
2 [. ]. f( R7 J4 D' y        Rx_Index = 1;
) m2 P( F; G1 C+ l% m6 {- g    }
    else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '

9 X1 r) }: }) CUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
+ ]: x: a7 v6 J

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

6 e  u: K: v" u) n, |$ g
7 ^2 D8 h5 y: Z' H- q% ~)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
# q. }: V5 p+ i    {
          printf("Received: %sundefined", Rx_Buffer);// 打印接收到的数据
          memcpy(Data_Buffer, Rx_Buffer + 1, 3);// 使用memcpy函数进行数组内容复制
+ \/ f8 G# K) y1 {* P* W: L          memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
( l7 l1 x5 f' y8 @7 R" W) m& p/ a          Rx_Index = 0;// 重置索引
          Data_Flag = 1;// 数据标志位
    }
( Q3 X9 D; w) _$ {% j9 b1 F    else
! N7 E( p" W* `$ e    {
          Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
    }
" w& z  N$ t4 d% d    }
6 }1 f' n8 y) \% C1 p}[/code]
; V( f( W/ l1 |2 k2 t1 u5 R
Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
2 U, t, F( F; C; \( C

五、实践

通过串口发送指令控制舵机（180°舵机演示）

1、UartAssist

注意：串口、波特率、以及数据格式等
* l' w5 ?( b; Z6 E  t* ?) y

2、现象

180°/270°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的角度；

360°舵机可以通过串口发送的指令控制舵机旋转的方向和速度。

0 {& Q% |$ n& ~; c" c& u' c* A" R

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除

; G3 _2 s5 {* g
8 B6 `% `2 i, c1 B  C( d
+ M- e% \. e0 [3 _8 K/ Y' j