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
  ' w3 f/ Z0 Z2 U+ M

硬件接线

! n% i3 b$ c' S' |) ^6 t; V

0 }) {' a1 d/ e" r; P- z5 ~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。
: i& [6 F7 |- L3 u' H5 z3 P5 }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°）
4 Y5 ~+ G3 O7 a9 A: J* r
6 N1 F0 x* o1 `- i

• 控制旋转速度和方向
  
• 实现无限制的连续旋转
    A) w9 L, n# d" r4 s" s

: g/ K& y' W0 n$ x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
. i+ I1 l' [+ F+ X) z0 S
1 Q5 v4 _. V  {, O2 k% I' m; Q! m- G3 ~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；
' D/ [% g2 F% {0 N# k+ f) i- W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。

) ^4 I. f( M$ E6 G4 |# y5 Z


* [5 x) P0 I. f% S  f. F5 ]

三、PWM实现思路

1、时钟使能

1. //TIM3时钟使能
   1 \# _" y& f# |2 \! q
2. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
   1 w  T/ E$ Q$ E; X& t2 L* }% O
3. //使能GPIOB端口时钟和AFIO时钟
   7 j1 m5 L6 [0 V; O, c4 V3 X) |
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;
   8 L9 A2 |$ d0 N8 [: V
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;  // 设置要配置的引脚
   . x8 c9 u, _4 s0 p5 d
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 设置引脚模式为复用推挽模式
   * v+ w# s4 c2 }
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 设置引脚的速度
   ) ?8 m, x5 O' U1 O2 }( m
6. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  // 初始化GPIO配置
   # u3 A  M' z8 L
7. 
     r4 e" b$ R$ v( c) w
8. // 禁用JTAG 启用SWD
   1 ]% I% h3 |9 U0 ]/ r! Z
9. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
   - Z. P# j/ }3 x6 [# i$ ^+ ~
10. // 把TIM3_CH1功能部分映射到PB4引脚上
    & |: k  p  ?8 A
11. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

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+ ]4 Y* q. g9 A" ]7 N, b2 [+ y# H

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

  y! f5 K; I3 ~! \% ]5 i- C

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
   
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
   : A$ H8 }2 A8 U9 Q
6. TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 计数模式为向上计数
   
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
   
2. TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
   % \" `, N; @9 m; ^" K
3. TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // PWM模式1
   6 h( p* o! T  @' Q- s, y9 k* a, |
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
   
6. TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比
   
7. TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
     g, G  N3 }  |* e6 [
8. 
   - _  N4 ^0 `2 `7 H! b: t
9. TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 开启OC1预加载寄存器
     d. z$ D( P  \' a1 L: @5 ^
10. TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);// 使能自动重装载寄存器
    
11. // 使能TIM3定时器
    9 {$ K2 y# q- O  R" A4 B
12. TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

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5 a) W* v5 E3 i/ c, H' h6 ?7 p

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
   
5.    printf("舵机目前角度 = %d°\n",Servo_Degree);//打印转化后的数据
   2 s1 b& |) F% \- r, D6 P7 |- ~
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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7 P" p. _7 k* j3 c$ Z, j, l  D! ~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. {
   ! f; v. W: R+ s$ Z9 Z* [
3.     float PWM_Time;
   " u. T. J7 {! I# d
4.     PWM_Time = (2000.0 * (Servo_Degree / 180.0)) + 500;
     J( b( R: U' S- p7 l
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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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
4 @; @7 h/ B* C4 o" U  K; d2 ^8 i) T

3、Usart.c

1. int fputc(int ch, FILE *f)// printf（）函数重定向
   , p# \7 T  @: R5 ]# i; @( V9 J
2. {
   ( D% R; h- D2 R# K% I
3.     // 发送一个字符到USART1
   ' M# J7 T6 V" I. t0 ]7 l& f
4.     USART_SendData(USART1, (uint16_t)ch);
   
5.     // 等待发送完成
   
6.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
     F2 x# L8 W9 c  _
7.     return ch;
   1 D# X1 L! V: k; u3 Y! p
8. }
   + q/ j+ j* d* z
9. 
   7 j# P) [6 p. C1 \2 @3 O  \9 U
10. void USART1_IRQHandler(void)//串口中断函数
    : J7 r( @9 D8 [" C. o! q& q
11. {
    1 ^; k/ h$ v1 E
12.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    0 ^& F5 H: v) m" W
13.     {
    
14.         Rx_Buffer[Rx_Index] = USART_ReceiveData(USART1);// 从串口接收数据到缓冲区
    ) z/ C' l! e  B7 l* A' w8 U4 n
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]
    
17. Usart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据[/color][/size][/font][/b][/b]
    / k  K* P: r, i! \
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. {
    ! {" \. I, x/ B" u
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
    
22.     SysTick->VAL =  0;// 将SysTick当前值寄存器清零
    
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
    & u* G0 I1 e2 f7 U: \
25.     SysTick->CTRL =  0;// 再次将SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
    0 X. H, K. c6 T* y
26. }

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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
* B- H# H: P9 F+ D' p' j* G- M" g9 M

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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如有侵权请联系删除
! T0 S4 D# J; D& X2 i7 L9 U

- q% \( G# b/ \% L
- M* v( A, d  H% V0 R)// 如果数据是以$开头则开始存储数据
8 h9 j: m6 @5 ^( M$ j( x" R0 z7 w    {
        memset(Rx_Buffer, 0, sizeof(Rx_Buffer));// 清空接收缓冲区
        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)
   & y8 |3 d1 H# H% K- C7 t% j. i
2. {
   ' R8 X, g6 a* r) b, n+ l  b- k6 P
3.     SysTick->CTRL =  0;// SysTick控制寄存器清零，停止SysTick定时器
   5 k/ x: c) w3 N! ?8 t! V
4.     SysTick->LOAD =  72*us - 1;// 设置SysTick加载寄存器的值，确定延时的时间
   ! T6 |6 y+ i& x0 j( v
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
   
9. }

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使用系统滴答定时器来控制延时
2 V: R3 M& x# k5 G$ v2 Q9 ?3 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
+ _0 @9 _; ~, P

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。

! h: l+ u' X8 A/ A+ `' R  W

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2 F/ u* L4 @7 U  Y$ e8 V5 U1 Y

;
3 @. I) k7 G5 t3 }% {4 L        Rx_Index = 1;
( u7 B5 `% p2 k- v# w' W" S. P% u; H    }
) f! @+ @) `8 X3 n& J7 q* i- p6 H    else if(Rx_Buffer[Rx_Index] == '#' && Rx_Buffer[0] == '

2 o" Y. `* B1 |5 o- nUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
# X$ G2 f* S) K- W

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
. X3 i6 P. z+ J

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。

* ^4 q  ~' a( M

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如有侵权请联系删除
, l( G  O, }/ S% ~. [5 v

/ h. W% p8 p% V0 k6 S0 R)// 如果数据是以#结尾则结束数据存储并打印数据信息
    {
          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
          Rx_Index = 0;// 重置索引
+ K/ a/ g, k( f' c- Y* P          Data_Flag = 1;// 数据标志位
    }
    else
    {
5 S" [; [2 k2 e* O3 j# M2 v          Rx_Index++;// 增加索引，准备接收下一个字符
    }
    }
; G( x1 B6 b4 ^) R$ F- x+ _1 ~}[/code]

5 Y+ I+ n# G: x* n+ V6 p. C8 tUsart1：串口中断接收以“$”开头，“#”结尾的数据
  K# y: [* z0 y3 ?

4、SysTick.c

[        DISCUZ_CODE_7        ]

使用系统滴答定时器来控制延时
* u$ Q6 a, g; e& \. V8 G

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 k0 T# O7 v

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。

! i; O, A& W/ N" [

转载自： W-ML

如有侵权请联系删除
, V4 t1 U. L9 d( K+ ~5 }! E8 D2 R