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

: F; E9 r6 }6 I& q

一、标准/连续旋转舵机
, a7 z2 }) D8 q- H% U( l) V, H8 N2 bPWM舵机的控制原理基于脉宽调制技术。
- N* E# k- z- g  f8 w  \4 k1、标准舵机（180°/270°）

• 具有固定的角度范围
• 精确控制角度位置
  
  6 x0 l# w( w$ ?

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°）

' A, C5 X- D  g

• 控制旋转速度和方向
  1 \- W1 S' x! n
• 实现无限制的连续旋转
  

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
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；
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。
" S% N" a% \4 y7 n" r2 p0 P

2 D8 z* h: {9 A0 p* P( X7 s# P

三、PWM实现思路

1、时钟使能

1. //TIM3时钟使能
     w' p+ m- H! n3 m& U5 p" ^
2. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   - k$ {. |# ~# F+ v
3. //使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
   % K6 G7 F7 Y7 ~0 A1 H, m
4. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

复制代码

# g8 S# J  t: R) e, z9 P) Y

2、配置GPIO为复用功能及时钟使能

1. // 配置GPIO为复用功能
   ; l. M$ c# f9 G! ~8 \2 ^; z2 Z
2. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;  // 设置要配置的引脚
   + R. O# B2 E+ }- [" ]6 S
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 设置引脚模式为复用推挽模式
   3 ^1 e! Z- d( O. o) G  r6 Q  b
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 设置引脚的速度
   : h# r5 [5 O& v
6. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  // 初始化GPIO配置
   
7. 
   
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

0 ?7 O* ]" l0 y

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

" b8 F6 P5 E9 x! _4 T

3、配置定时器3为PWM模式

1. // 配置TIM3为PWM模式
   6 O1 }8 m# o% @. H$ }- X
2. TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   " a+ v9 k# m0 x2 I+ Z
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
   6 D' q0 r9 A/ X
5. TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 时钟分频
   8 K# U/ o$ ~# v3 r' P9 z/ w& K
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、配置TIM3的通道1为PWM输出

1. // 配置TIM3的通道1为PWM输出
   
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
   + H, {$ ^, T, s( l/ W7 F3 e
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);
   / F4 z+ ], W& G. b  }
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
    
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)
   ) x3 w/ h7 _! S% A. w- f! H7 ]) c
2. {
   ' {: k( v3 Q: n$ n
3.    int Servo_Degree = strtol(Data_Buffer, NULL, 10);//将数组中的数据转换成整数
   : N+ ?% O4 U: v" j8 d3 D
4.    printf("%s\n",Data_Buffer);//打印数组中的字符串
   ) |- r# {' r4 k7 X) r7 n, O
5.    printf("舵机目前角度 = %d°\n",Servo_Degree);//打印转化后的数据
   
6.    Degree_Conv_PWM(Servo_Degree);//控制舵机旋转角度
   + K4 D* }; z; p& F4 F. ^
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. }

复制代码

; K8 u6 y4 x5 W# n$ k6 m: f% ?2 _; P( V
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
) }( E, M  I% z! n! ~6 p

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
     O; W" v* Z+ n$ }( z8 W
2. {
   
3.     float PWM_Time;
   
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
   3 r( @! X' B! W: w+ O
6. }

复制代码

! L) f! U) h* f% e' t5 T
/ _7 n1 ~: |: q  y' |; D8 Z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
" k% Y2 S8 D2 ?

3、Usart.c

1. int fputc(int ch, FILE *f)// printf（）函数重定向
   
2. {
   2 ]! y$ _5 X- J# I5 U- s2 K
3.     // 发送一个字符到USART1
   
4.     USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
   4 h& D. O; s0 l- R
5.     // 等待发送完成
   
6.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
   4 I1 L9 N+ D0 [  ?: n: U  |
7.     return ch;
   
8. }
   
9. 
   
10. void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
    
11. {
    
12.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    
13.     {
    / v( w5 g+ z4 X- }
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]
      I' O% V+ P: W  i( B. b
16. [/color][/size][/font][/b][/b]
    1 b: S$ Z" Q% r( |% o. e
17. Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据[/color][/size][/font][/b][/b]
    
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) o  R0 C/ U
19. {
    
20.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    : g! H. c9 {) ~- t, b" Q" P
21.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
    . P0 @" f8 O+ M# P" m/ F
22.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
    0 l% I/ Q. Q) |, n( c3 ^
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 M- j( K4 f9 v- A0 @( e
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
    - u8 i( j6 m1 G7 ]7 J
26. }

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。

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除
+ w  c  [. J9 w. A0 g2 \2 p

* o% u2 g% e# C1 m
0 f$ O& S, ^4 K0 x% [5 t)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
8 F' Z3 U) \' ]5 s    {
        memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
( ?2 C( k2 ~5 @+ f. G4 z4 x        Rx_Buffer[0] = '
- I. z% b3 [" ?/ x! x$ o3 p" ~
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)
   
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
   8 f+ n* m  k! L
5.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
   4 X/ D3 B2 h8 ]
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
   
9. }

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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。

' G3 j1 u, Z/ h* o1 n9 G4 C$ l; ~

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如有侵权请联系删除
. w1 X, ?, T: C# E* R

0 S  N( P/ g0 x+ i
# Q% V+ {9 L& m0 A( s;
! h( \1 l$ D9 g. y7 t' F        Rx_Index = 1;
    }
    else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '

+ O) E7 Y  ~/ z" b5 a8 g4 LUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
1 ~" y( l. x6 c; ~5 w- n+ I1 w

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
! L1 {) U# E4 W( R  l" Q( @

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
0 ?* A; Z9 r" z% @9 p& U7 }! D4 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。

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9 f$ M6 n. G9 j9 l5 |

)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
    {
" K% z  S8 w! R$ m          printf("Received: %sundefined", Rx_Buffer);// 打印接收到的数据
5 ?+ J5 J) }4 @4 z, J7 t          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
+ y4 A1 h; y7 S, d* y          Rx_Index = 0;// 重置索引
6 u6 ^! h3 u* L( A          Data_Flag = 1;// 数据标志位
; N6 W& J* b, O) S- U! U    }
    else
    {
1 X9 N* h, _  f+ j6 G          Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
  u& }: W, R7 I$ _' y* i2 H    }
    }
8 t, _; @% k& K. I  ^}[/code]
% Q/ f0 P- d" c! b: e; Z1 D
6 P* Q  }! `5 R! X8 K( v5 fUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
' _. Y) d" x* d' ]: |5 P; U$ b8 ]

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
8 p% u! B; N$ N% ?3 K2 q4 V  U4 ~1 Y& 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

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。

7 O& y/ J; k/ {- b  P/ ]  j3 B

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. c6 Y1 [5 b6 U# }- \; Y' e

3 Z) o1 G2 W# ~" n% k4 a3 D
0 z) O9 k/ u. a4 T6 W