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基于STM32WBA55CG的直流电机驱动

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阿青_STM32 发布时间：2024-12-26 21:22

一、概况

关于STM32WBA55CG开发板想必大家都比较熟悉了，开发板由核心板+扩展底板组成，支持多种无线协议。

NUCLEO-WBA55CG.png

开发板的特征如下：特征.png

二、开箱与环境搭建

拿到板子后，咱们将核心板与扩展底板拆开来看看。正面布局.jpg

背面布局.jpg

板子布局设计紧凑，扩展出的引脚也比较多，可尽可能得满足客户外设的需求。这样布局设计可有效防止核心板与扩展底板管脚位对接发生错误，这点是非常值得肯定的。组合.jpg

由于板上支持STLINK-V3调试，因此无需外接其它下载调试器。关于开发环境搭建，首先我们通过STM32CubeWBA获得关于该板卡的软件开发工具包，如果采用之前旧版本的STM32CubeMX可能不支持STM32WBA55CG，需要重新下载安装。笔者这里使用的CubeMX版本是V6.13.0，软件工程包可手动下载“en.stm32cubewba-v1-5-0.zip”，当然使用STM32CubeMX设计时，联网后工具会后台自动帮我们下载关于该板卡的templates数据包。

笔者习惯于使用MDK开发，因此需要安装该板基于MDK的板间支持包，用户可通过STM32WBAxx_DFP链接获取到v1.3.0版本的支持包，手动傻瓜式安装即可，这里就不再赘述。

然后参考STM32Cube_FW_WBA_V1.5.0工程包中的Examples，加入点灯代码，编译，轻松实现闪灯功能。

闪灯.gif

三、工具配置

打开STM32CubeMX工具后，通过选择以官方板卡为创建入口，开始工程的创建。

官方板卡样机.png

选择不带TrustZone技术功能的工程，创建全新干净的工程。

不带加密.png

全新工程.png

然后我们将PA6\PA7\PA8\PB12做为四路PWM输出接口，选择TIM2，并设置好相对应的管脚配置。

工程配置.png

导出工程.png

四、代码编辑

将上述导出的MDK工程采用Keil V5.38.0打开，稍加一些逻辑处理代码，实现四路PWM呼吸灯效输出占空比。

main.c

/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/*******************************************************************************
 * Prototypes
 ******************************************************************************/
/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

TIM_HandleTypeDef htim2;

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t dutyCycle = 0;
uint8_t var = 0;
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ICACHE_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void Pwm_Change(void)
{
        if(var == 0)
        {
                dutyCycle+=10;
        }
        else if(var == 1)
        {
                dutyCycle-=10;
        }
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1, dutyCycle);
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_2, dutyCycle);  
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_3, dutyCycle);  
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_4, dutyCycle);  
        HAL_Delay(40);

        if(dutyCycle >= 100)
                var = 1;
        else if(dutyCycle == 0)
                var = 0;
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ICACHE_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  /* Start channel 1 */
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    /* PWM Generation Error */
    Error_Handler();
  }
  /* Start channel 2 */
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
    /* PWM Generation Error */
    Error_Handler();
  }
  /* Start channel 3 */
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK)
  {
    /* PWM generation Error */
    Error_Handler();
  }
  /* Start channel 4 */
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)
  {
    /* PWM generation Error */
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    Pwm_Change();
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Supply configuration update enable
  */
  HAL_PWREx_ConfigSupply(PWR_LDO_SUPPLY);

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEDiv = RCC_HSE_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLM = 4;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLN = 25;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLP = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLQ = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLR = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL1.PLLFractional = 0;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK7|RCC_CLOCKTYPE_HCLK5;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB7CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.AHB5_PLL1_CLKDivider = RCC_SYSCLK_PLL1_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.AHB5_HSEHSI_CLKDivider = RCC_SYSCLK_HSEHSI_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief ICACHE Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_ICACHE_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 0 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 1 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 1 */

  /** Enable instruction cache in 1-way (direct mapped cache)
  */
  if (HAL_ICACHE_ConfigAssociativityMode(ICACHE_1WAY) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_ICACHE_Enable() != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 2 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 2 */

}

/**
  * @brief TIM2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_TIM2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = Prescaler_Value;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 1000-1;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 50;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.Pulse = 50;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.Pulse = 50;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.Pulse = 50;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim2);

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

五、硬件连线

根据用户手册，板上的IO管脚分布图可知这些管脚的位置。

连接引脚.png

连线.png

正如上图所示，这里的外接LED正极管脚连接PA7，PA6连接L298N模块的IN1输入通道，PB12连接L298N模块的IN4输入通道，将编译后的程序下载到开发板中后运行，可观察到红色指示灯以呼吸灯模式点亮，而L298N电机模块的两组直流电机转速则截然不同，方向相反，转速递增递减也不尽相同。

六、实验效果

直流电机与指示灯呈现效果见如下视频。目前还在琢磨为啥两组电机输出的转速不一致问题？需要排查电机硬件结构因素，两个电机均支持12V供电，但具体型号、轴心不一致。电机转动的噪声与呼吸灯亮度变化同步。

电机转动.gif

电机转动.mp4

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