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
  ; i/ @; k( r1 g5 L4 l

1 i; n% z( f9 E, Z

硬件接线

" P/ N0 J) [. R" m2 z+ z

一、标准/连续旋转舵机
! z% Q6 o5 R1 U7 u. x6 ePWM舵机的控制原理基于脉宽调制技术。
9 o8 H, m& t+ |; I: b1、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°）
7 V" @- x7 r; o% ^% B2 B

• 控制旋转速度和方向
  
• 实现无限制的连续旋转
  

0 w2 }( l. p3 V. O5 A3 f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

二、舵机控制思路
7 V- h$ l: u  @" A, G+ @, p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；
0 m: g1 T; W# ^' A. V# M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。

三、PWM实现思路

1、时钟使能

1. //TIM3时钟使能
   
2. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   
3. //使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
   4 m% G) G5 R: x( p0 _; ~8 l
4. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

复制代码

1 v' w: x' O7 \) J* w; r

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;
   & B. g, `/ u6 C; m5 `+ V" Q
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;  // 设置要配置的引脚
   3 d0 j; R$ @7 O$ D, [! P- D  b, S2 n
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
   + Q% W$ N% F: m( M. u. p
6. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  // 初始化GPIO配置
   
7. 
   4 T$ U2 U: i) A1 n. _6 W
8. // 禁用JTAG 启用SWD
   
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

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
   
2. TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   0 [/ ~4 O$ I* r1 y
3. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20000 - 1; // PWM周期，即计数周期20ms，PWM信号频率为50HZ
   6 k+ l& R1 R- O$ m# k2 {+ s4 q
4. TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 预分频系数，定时器时钟频率为72MHz/72=1MHz
   * F" Q+ X* O/ F1 m. e* q+ }& u
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频
   - W: R& l+ g" R0 O# G
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

4 h  B& R! l9 `  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
   9 |7 U' s: f9 p6 [0 a$ H
2. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   
3. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
   
4. TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能
   
5. TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性为高电平
   * P* h7 E5 a: E3 \. L. g' `
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比
   
7. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
   : ~9 I6 b/ @, J' r! U" _, T
8. 
   
9. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 开启OC1预加载寄存器
   
10. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);// 使能自动重装载寄存器
    
11. // 使能TIM3定时器
    " m  ~& t' @& [; M9 g/ V- e3 v4 v9 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)
   # c) Y: [: l+ h! n* J$ v: _5 ]+ P
2. {
   
3.    int Servo_Degree = strtol(Data_Buffer, NULL, 10);//将数组中的数据转换成整数
   5 k- T  `3 P* 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
   - z7 M* T2 v* v" Z# B
6.    Degree_Conv_PWM(Servo_Degree);//控制舵机旋转角度
   . j2 V& ]& G; f8 r5 ^# v/ h
7.    Data_Flag = 0;//标志位重置
   : Z) A1 _! M3 s/ u+ R# N
8.    memset(Data_Buffer, 0, sizeof(Data_Buffer));//清除数组中的数据
   # o/ ~' @$ t; T
9. }

复制代码

+ o8 m0 ]9 R( ^  L* e! J
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
  q/ R- V4 G+ R

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
   3 \: [4 N0 t/ H: x' K5 o% h* \1 C4 R0 k
2. {
   ( l& }9 ]- x# B# N8 f8 L6 N
3.     float PWM_Time;
   8 V. ~. m+ C/ G/ |  q
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. }

复制代码

$ X3 w( O& S% o  k3 e9 V& ?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
   ' \0 I! m5 P7 G/ V. ?
2. {
   
3.     // 发送一个字符到USART1
   4 x0 z* g& h# \% C% x# h
4.     USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
   / p1 E: Y! y# X' T" X
5.     // 等待发送完成
   
6.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
   0 x& {. N6 S& a- P
7.     return ch;
   3 \! e& F# t# @4 ^/ w; L3 l
8. }
     x! v' `, I2 [8 g. R0 q; F1 P
9. 
   ! _, x. S( @8 O; f8 w3 C' }
10. void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
    
11. {
    
12.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    ( j9 M1 s& c. a/ v8 \
13.     {
    : ^! K  V  o* r, Y( j* w
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]
    6 ^: w3 O, d% q+ J
16. [/color][/size][/font][/b][/b]
    
17. Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据[/color][/size][/font][/b][/b]
    ! V) }- W, `. x, R9 g0 l
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)
    $ H, b$ y- u% C$ U0 i
19. {
    
20.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    
21.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
    , c* g+ n1 @- ]  D
22.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
    9 Q) ^. B5 ]: C- y% [* \0 ?
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
    5 N- F4 ~* s2 ^: x; d
24.     while((SysTick->CTRL & 0x00010000) == 0);// 等待SysTick定时器倒数完成
    + u; N3 A5 a& ^2 K: r' x* j
25.     SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    
26. }

复制代码

使用系统滴答定时器来控制延时
  o# h" Q" e) u

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
& u8 W0 `) d" V9 o( c3 T* c

* t" l9 s7 V3 G
: ?$ L2 Z6 o' r; h- D# P- Q3 k2 y)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
    {
        memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
        Rx_Buffer[0] = '

( I6 `3 I/ N3 ]. X# rUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据

4、SysTick.c

1. void Delay_us(uint16_t us)
   
2. {
   ! m% L& h. M% g8 V& \4 Z
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
   
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
   , @' ^4 A  S# f9 I/ B9 N6 o
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。

3 N' E2 V1 S% k) N

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除
& R1 I( W) n0 |  n

0 X' Y7 T7 R& b# A+ j! L
3 T3 W8 U2 H8 a+ \* Y( W;
        Rx_Index = 1;
    }
    else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '
4 W, g  [5 A7 P0 v
$ t0 L( [( z2 {5 F. ?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

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

% o+ Q( M8 ?2 a+ p. h8 c& M- t1 `# p)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
6 L" n6 R: Z& ?' f" n2 h    {
          printf("Received: %sundefined", Rx_Buffer);// 打印接收到的数据
. k0 a- q# Z4 b3 V7 Q          memcpy(Data_Buffer, Rx_Buffer + 1, 3);// 使用memcpy函数进行数组内容复制
8 A0 r7 s; j: t  K1 H: m+ g6 E7 T          memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
          Rx_Index = 0;// 重置索引
          Data_Flag = 1;// 数据标志位
, w: G+ Y* L& p6 R  X3 Y    }
! H0 l; u) n) L. }8 [    else
    {
. V6 w* f1 c  a5 \# e          Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
) G0 g' c  _, w- W4 f& w$ q    }
    }
}[/code]

Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
0 h  {: ^" Y7 v7 W1 B5 L

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
7 z; m0 X; W. Z3 n% y1 U! {+ H3 w

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
) f8 F( ]9 r1 L

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。

3 o$ A$ u  g+ e

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除
0 K) g9 Q' |, `* @/ g/ {/ e

, v9 n: I; a' u5 f* T