PWM舵机控制

& `# m" F) Y: l' Z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

% z% y% h" f& U" K( C8 Q一、标准/连续旋转舵机
PWM舵机的控制原理基于脉宽调制技术。
1、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
  : M0 d+ r3 p. u9 n

7 Y% n# E7 T6 `' g& ^
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

+ G4 r+ N+ J) r8 O# X9 n$ t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；
# Z9 e! O' q+ L' }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。
; ]$ G) }" Q7 l$ U; |1 ]9 V1 O


0 {9 ]# c) j  @6 x6 w
  K' X0 X7 C; F# u- C- J' N

三、PWM实现思路

1、时钟使能

1. //TIM3时钟使能
   * c! s& k" Y, S& F
2. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   7 B! D4 K7 v8 g9 i8 [+ V& N% `
3. //使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
   3 h9 V, f, T" r8 {9 n
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
   : C# A- Z' [9 M7 u, o  O+ X" ~
2. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   5 t9 p9 {0 ?5 D
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
   + T9 Z9 W. Y) s: a# c9 C
7. 
   
8. // 禁用JTAG 启用SWD
   9 S5 ^5 Q  B4 Y" q1 N+ W$ z
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);

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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

3、配置定时器3为PWM模式

1. // 配置TIM3为PWM模式
     T( Z) H9 n- E, H% i
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
   
4. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 预分频系数，定时器时钟频率为72MHz/72=1MHz
   3 ^6 j+ W- E9 K/ F
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频
   6 R3 l  b9 J- S  H4 {) e# f
6. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数模式为向上计数
   8 r( _4 T9 A- u2 T1 _
7. TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

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4、配置TIM3的通道1为PWM输出

1. // 配置TIM3的通道1为PWM输出
   # q: k( N; W7 p& T- q* W
2. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
3. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
   " v; e$ w. w% H6 o3 x
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能
   ' |! L0 D8 W5 D+ ^* W1 ^
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性为高电平
   - v# U. E. P! e' c3 D8 |! R7 [9 L3 e
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比
   : S/ A& ^" x- z
7. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
   
8. 
   * e; S- x0 k% K3 e2 p( _
9. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 开启OC1预加载寄存器
   4 ]! c0 w2 B0 J  B+ H$ |; \
10. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);// 使能自动重装载寄存器
    
11. // 使能TIM3定时器
    
12. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

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, ?9 ~7 H  s  L( d& ^* i

四、主要函数

此处代码以180°舵机演示

1、main.c

1. if(Data_Flag == 1)
   
2. {
   . G* }, `+ H) x/ z. V
3.    int Servo_Degree = strtol(Data_Buffer, NULL, 10);//将数组中的数据转换成整数
   / B+ J; ]4 s* K
4.    printf("%s\n",Data_Buffer);//打印数组中的字符串
   
5.    printf("舵机目前角度 = %d°\n",Servo_Degree);//打印转化后的数据
   ) L) w2 S! p: ?8 S% d
6.    Degree_Conv_PWM(Servo_Degree);//控制舵机旋转角度
   
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
   
9. }

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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
   9 d7 W; p% @, `- G) w( x1 j
2. {
   9 I- J( ?1 p& l
3.     float PWM_Time;
   . N7 b0 }0 B9 ~) M( c- p
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
   
6. }

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1 f3 r4 t$ N/ }3 {
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
   6 g1 \( {# K7 U& Z
2. {
   " D9 X8 e& J- X4 ]! v1 ]; J% W
3.     // 发送一个字符到USART1
   - C; _/ e8 E) {) F) k
4.     USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
   
5.     // 等待发送完成
   6 V# s: C6 J2 @# G: D3 v5 X: I
6.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
   : K$ A, Y! n9 x1 u0 i
7.     return ch;
   2 y9 f# h' J8 D
8. }
   / T, N! B1 @- ?9 [5 a
9. 
   / e! J$ S+ V$ \6 x# g- L
10. void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
    
11. {
    
12.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    # T5 ~5 |# v2 Z) x; E  }6 I3 G
13.     {
    
14.         Rx_Buffer[Rx_Index] = USART_ReceiveData(USART1);// 从串口接收数据到缓冲区
    3 }8 a& \/ c& h9 W+ E
15.     if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '[/align][b][b][font=Tahoma][size=3][color=#000000][b][b][font=Tahoma][size=3][color=#000000]
    - y& b" {0 w' w& Q
16. [/color][/size][/font][/b][/b]
    - i9 ~$ N  C6 F" C
17. Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据[/color][/size][/font][/b][/b]
    , @) B0 T2 D" Y# y
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. {
    : [4 f% ~- h7 H% k$ x( G8 H, P
20.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    9 C; a6 ~, F" a
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
    2 T4 r  Q6 j1 L' N0 L4 f
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
    " T* `. ?, F$ e; z# ?! f8 H2 N
24.     while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
    
25.     SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    
26. }

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使用系统滴答定时器来控制延时
) [. I/ C' Y: k  r, ^

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

3 r: }: t/ v) U4 Z7 R

) ?1 O9 F4 }. H' x
)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
8 Y( n" ~% x" ?9 {9 b9 _  r    {
7 {0 M7 ^* Y3 }, k5 z+ }; ~        memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
        Rx_Buffer[0] = '

1 A, ^: l7 S! K1 d) k, \Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
0 M) |+ X/ M+ ^7 x; v3 P, x, H- ?* b% y0 X

4、SysTick.c

1. void Delay_us(uint16_t us)
   
2. {
   
3.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
   
4.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
   
5.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
   . d! v* R, m+ K8 D" }
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
   * l3 h/ v0 S: ]5 N: u
9. }

复制代码

使用系统滴答定时器来控制延时
. x6 [+ ?4 y6 E* t

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
' D: Q- a7 V& ^3 j2 Z4 [

;
: D7 v7 T  t- x2 N        Rx_Index = 1;
( q% j. a7 z# _8 U, ^/ R    }
$ @  c6 J$ r5 L. v; z    else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
+ V$ ^; N) ^! y4 j( }

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
+ N& i7 ^9 m# n* v, K

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
, O+ ?: w  v& {, O

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

1 u: t" c" D. n: S1 Q7 H
: S  u8 O' M) D* z. [3 o)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
    {
3 b8 o+ j# _8 Y/ z6 u          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
          memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
! {  N- B7 Y- T9 Y          Rx_Index = 0;// 重置索引
          Data_Flag = 1;// 数据标志位
6 d  W1 N1 u/ }4 H1 s. `    }
* j! G5 U; P. I6 ~& I& i+ x    else
    {
& s( a* C- \. M3 a          Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
    }
/ `" j3 D$ O. `+ A! b: Q" f    }
8 {: m! G" t) L}[/code]

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
( W# L5 Y1 }3 E) d0 S. @

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
3 Z: C: m7 L& g* ]6 S" ~* C# {- |8 v

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。

5 }$ N+ e' A% O/ U9 B5 Y3 `

转载自： W-ML

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: [  h1 Q% P- f- L: H0 y

5 K- G4 ?2 o+ G- n

8 A/ U" O. v8 B- P. Z5 g% p