有刷电机驱动电路
- {' j1 n3 u6 I- a6 M" G有刷电机是电机里面最简单，也是历史最悠久的一种，到现在仍然广泛应用于各个领域。他的控制很简单，在电机的两个电极加正向电压，则正向旋转，如果加反向电压，则旋转方向也反过来。电机的转速可以通过控制加在电极上的电压来调节。
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在电机控制电路中最常用的器件就是 MOS 管了。可以分为两个大的类型：P 沟道 MOS 和 N 沟道 MOS。MOS 管可以简单的理解为一个自来水阀门，Gate 是控制端，调节 Drain 和 Source 端之间流过的电流大小。
6 K7 b, k, B+ q, F! m. S# P
/ V6 R/ f) i2 A4 X. A0 G

; G: s/ x4 @3 O下面是两种 MOS 的典型用法。P 沟道的 MOS 一般 S 接电源正极，然后 Vgs 需要一个负电压来打开电流通道，而 N 沟道的 S 极一般接电源的负极，Vgs 需要一个正电压来打开电流通道。

" l1 L+ E% ~3 z# f# R$ M" m

资料来源于 IOR 公司数据手册

我们先从一个最简单的驱动电路开始。单片机控制 MOS 管栅极为高时，电流从电源经过电机和 MOS 管到地。当栅极为低时，MOS 管断开，此时电机线圈内的电流继续通过续流二极管回流电机的正极。我们通过调节栅极控制端的PWM占空比，就可以控制电机的转速。
7 m6 Y& @) m: c- ~# I& a

7 T8 l/ K. c3 G; c0 }  R" b/ u1.TIM模块
4 A* n$ A3 m4 T- f: @& H  H9 F8 U' XTIM 模块最重要的三个寄存器是：

Counter Register (TIMx_CNT) 计数寄存器
5 c& D4 X( m* p; t- o4 b
/ @( e8 F% y' \+ G, c8 ?- T- ~7 EAuto-Reload Register (TIMx_ARR) 重置寄存器

  m) `- D, L5 g7 Q7 C4 pCapture/compare mode register 1 (TIMx_CCMRx) 输入捕获/输出比较寄存器
9 ^2 w: ~/ V( v2 r# [8 m. E

3 ]. K8 U% X/ c. Q: U- `; f
  s* L0 z. e( ?* d4 qCounter 在时钟的驱动下计数
" x1 F1 a  e7 M3 l/ ^8 S9 ~
Auto-Reload 设定计数的最大限制值

Capture/Compare 锁存一个事件发生时的计数值到Capture/计数达到 Compare 值后触发一个事件
* ]; E+ m" l& }- L5 ?
在 PWM 模式下，Auto-Reload 寄存器设定PWM的周期，Compare 设定占空比。

有一点需要注意的是一个 TIM 模块只有一个计数器和一个重置寄存器，而有多个输入捕获/输出比较寄存器。所以一个 TIM 模块的多个通道可以设置不同的占空比，但周期都是相同的。
7 Z# G$ `7 D4 J8 }5 b
" R2 N+ l0 Q2 @7 g+ C6 y所以我们在选用 MCU 的时候，如果需要产生多种周期的 PWM，不仅要看它的定时器模块一共有多少通道数，还要看是否有足够的独立 TIM 模块。
/ |( _. j2 F0 t1 H% {
2.代码

& \, N4 ?+ o( U/ V9 q我们在下面这个工程的基础上修改来实现用一个可调电阻控制PWM占空比，来控制电机的转速。

. r. Z3 j4 q* SSTM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\TIM\TIM_PWMOutput\MDK-ARM\Project.uvprojx

% {. x3 P8 |" w3 N' H这个工程默认使用TIM3模块输出4路PWM，我们可以只保留其中一路。
6 T% V# ?4 Y8 t3 h2 U
然后把ADC采样的代码添加进来：
" N/ M* g* t( k- u. K
Step 1:
' i, _/ ^9 {  a4 [4 i( b: ^3 R' U  ~
9 P& O+ H7 n2 Ustm32f0xx_hal_conf.h

2 A/ |* C& X2 L) H, v#define HAL_ADC_MODULE_ENABLED
# l" z, X! N6 x& R
; F$ x: ^% G1 X, o+ j- j0 e2 yStep 2:
1 {% b$ H% [- I5 |/ y/ s1 U7 T
: O4 Q0 i/ Z: _+ L$ Tmain.h

* J) q- \' H9 p1 M添加ADC相关宏定义
. T5 j0 x% d% z

' i' t. [% M* ^  ]% D2 t5 I
Step 3:

. \$ {6 m5 z3 e; P' X0 I9 ~% Lstm32f0xx_hal_msp.c
0 e, t1 L1 a8 U/ h0 H' D3 z2 O* N
( I7 e9 N( Z# c' ]1 Y4 q添加ADC使用的引脚的初始化代码

7 \) P& d# \2 D8 [+ ?5 y, V  V

: t- x0 b7 `- c/ B
Step 4:

把ADC的驱动文件添加进工程，在主程序初始化ADC。
$ Z5 G" f  T# \

8 U. v# f! \# F6 _9 n. Z: R3 K* s
: Z! {8 T  ]! L& O9 h4 KStep 5:
" z3 }. E$ W' `8 G
, n: Z* [- x+ v$ B; Q: J! [读取 ADC 的值，写入 TIM 的 CCR 寄存器，观察 PWM 占空比的变化。根据电机的特性，还可能需要改变 PWM 的周期。

; B( {& b+ c1 {( \6 k

; i( O6 K3 _$ }" k; f. Z

" v5 E  W' {2 x1 t
如果需要参考代码，可以在 Github 搜索 TopSemic 找到。


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