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STM32

STM32控制启动步进电机

概述

正在做的项目需要用STM32控制步进电机，本篇主要讲解利用STM32定时器外设输出脉冲来控制步进电机转动。

STM32定时器

使用STM32芯片类型：STM32c8t6。

使用外设接口：选用TIM4的CH1通道，对应输出脉冲IO口为PB6。

步进驱动器介绍

（这里以两相步进驱动器为例，详细见说明书）

  • 接口
    步进驱动器可分为两部分：环形分配器、功率放大器。
    环形分配器：接收3种信号分别为：脉冲信号（PUL），方向信号（DIR），脱机信号（ENA）。
    脉冲信号：环形分配器对脉冲信号进行分配，去控制功率放大器相应的晶体管，使步进电机的线圈得电。所以，步进电机要运转就必须有脉冲输入，所以需要一个驱动器来给步进电机的各项绕组依次通电。
    方向信号：控制AB通电的相序，A-B顺时针，B-A逆时针
    脱机信号：步进电机停止时，AB线圈有一相得电，得电的功能使转子锁住，使转子不能动，需要收去拨动转子的时候，需要给脱机信号，使AB相绕组完全断电，转子处于自由转动状态。（也就是说控制电机停止除了不给脉冲之外，还可以控制脱机信号来锁死电机，此处用不着脱机信号）
  • 细分
    为了提高步进电动机控制的精度，现在的步进驱动器都有细分的功能，所谓细分，就是通过驱动器中电路的方法把步距角减小。比如把步进驱动器设置成5细分，假设原来步距角1.8°那么设成5细分后，步距角就是0.36°。也就是说原来一步可以走完的，设置成细分后需要走5步。一般步进电动机的细分表在驱动器上可以直接看到。（设置合适细分能够避免电机转动时震动过大，但过高的细分数会导致电机输出力矩减小）
  • 驱动电源:
    需要9-42V直流电源，需要使用变压器将220V交流电转为24V直流电
    在这里插入图片描述

定时器频率与步进电机的关系

  • 接线

    将驱动器PUL+端接入STM32输出脉冲的IO口（PB6），PUL-端接地
    将驱动器DIR+端接入STM32的任意一个闲置IO口（这里选PB5），DIR-端接地
    驱动器ENA±端不接
    A+、A-、B+、B-接入步进电机
    电源接到变压器

  • 频率与速度的关系

    确定输出脉冲频率与电机转速的关系，对于两相步进电机而言：

    转速 = 脉冲频率 * 60 /((360/T)*x)

    T是步进电机步距角（1.8°），x是驱动器细分倍数（16）

    脉冲频率= 时钟频率（72Mhz）/ ((arr+1)*(psc+1))

    根据以上公式，可以得到：
    Speed = 15r/min时，若确定arr为199，则psc为449
    其他速度可根据需要自行设定。

代码

编写流程：TIM4配置 -> DIR对应IO口配置 -> main调用初始化函数并设置占空比

//TIM4配置
void TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) //初始化arr=200，psc = 450得到电机速度为15r/min
{  
    //初始化结构体
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
	//使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);  
	  
    //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM4 CH1的PWM脉冲波形	GPIOB.6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //TIM4_CH1
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    //计数模式
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 
	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); 
	
    //定时中断配置
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); /
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

	//初始化TIM4 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  
	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);	//使能定时器
}

/*PB5电机方向引脚配置*/
void DIR_Init(void)		
{	
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;				 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 				
}

int main()
{
	DIR_Init();
	TIM4_PWM_Init(200,450);
	TIM_SetCompare1(TIM4,200/2);	//设置占空比为50%（=arr/2），不设置的话电机启动不了
	while()
	{
		;
	}
}

对应工程文件：

CSDN：STM32c8t6启动步进电机
GitHub： STM32-drives-step-motor

版权声明：本文为CSDN博主「Efic」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45123404/article/details/115086398

概述

正在做的项目需要用STM32控制步进电机，本篇主要讲解利用STM32定时器外设输出脉冲来控制步进电机转动。

STM32定时器

使用STM32芯片类型：STM32c8t6。

使用外设接口：选用TIM4的CH1通道，对应输出脉冲IO口为PB6。

步进驱动器介绍

（这里以两相步进驱动器为例，详细见说明书）

  • 接口
    步进驱动器可分为两部分：环形分配器、功率放大器。
    环形分配器：接收3种信号分别为：脉冲信号（PUL），方向信号（DIR），脱机信号（ENA）。
    脉冲信号：环形分配器对脉冲信号进行分配，去控制功率放大器相应的晶体管，使步进电机的线圈得电。所以，步进电机要运转就必须有脉冲输入，所以需要一个驱动器来给步进电机的各项绕组依次通电。
    方向信号：控制AB通电的相序，A-B顺时针，B-A逆时针
    脱机信号：步进电机停止时，AB线圈有一相得电，得电的功能使转子锁住，使转子不能动，需要收去拨动转子的时候，需要给脱机信号，使AB相绕组完全断电，转子处于自由转动状态。（也就是说控制电机停止除了不给脉冲之外，还可以控制脱机信号来锁死电机，此处用不着脱机信号）
  • 细分
    为了提高步进电动机控制的精度，现在的步进驱动器都有细分的功能，所谓细分，就是通过驱动器中电路的方法把步距角减小。比如把步进驱动器设置成5细分，假设原来步距角1.8°那么设成5细分后，步距角就是0.36°。也就是说原来一步可以走完的，设置成细分后需要走5步。一般步进电动机的细分表在驱动器上可以直接看到。（设置合适细分能够避免电机转动时震动过大，但过高的细分数会导致电机输出力矩减小）
  • 驱动电源:
    需要9-42V直流电源，需要使用变压器将220V交流电转为24V直流电
    在这里插入图片描述

定时器频率与步进电机的关系

  • 接线

    将驱动器PUL+端接入STM32输出脉冲的IO口（PB6），PUL-端接地
    将驱动器DIR+端接入STM32的任意一个闲置IO口（这里选PB5），DIR-端接地
    驱动器ENA±端不接
    A+、A-、B+、B-接入步进电机
    电源接到变压器

  • 频率与速度的关系

    确定输出脉冲频率与电机转速的关系，对于两相步进电机而言：

    转速 = 脉冲频率 * 60 /((360/T)*x)

    T是步进电机步距角（1.8°），x是驱动器细分倍数（16）

    脉冲频率= 时钟频率（72Mhz）/ ((arr+1)*(psc+1))

    根据以上公式，可以得到：
    Speed = 15r/min时，若确定arr为199，则psc为449
    其他速度可根据需要自行设定。

代码

编写流程：TIM4配置 -> DIR对应IO口配置 -> main调用初始化函数并设置占空比

//TIM4配置
void TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) //初始化arr=200，psc = 450得到电机速度为15r/min
{  
    //初始化结构体
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
	//使能时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);  
	  
    //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM4 CH1的PWM脉冲波形	GPIOB.6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //TIM4_CH1
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    //计数模式
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 
	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); 
	
    //定时中断配置
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); /
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

	//初始化TIM4 Channel1 PWM模式	 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  
	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);	//使能定时器
}

/*PB5电机方向引脚配置*/
void DIR_Init(void)		
{	
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;				 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 				
}

int main()
{
	DIR_Init();
	TIM4_PWM_Init(200,450);
	TIM_SetCompare1(TIM4,200/2);	//设置占空比为50%（=arr/2），不设置的话电机启动不了
	while()
	{
		;
	}
}

对应工程文件：

CSDN：STM32c8t6启动步进电机
GitHub： STM32-drives-step-motor

版权声明：本文为CSDN博主「Efic」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45123404/article/details/115086398

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Efic

我还没有学会写个人说明！

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