【STM32】STM32之DRV8834电机驱动（PWM方式）
2024-04-24 16:19:07
本篇博文最后修改时间：2017年02月12日，13:59。
一、简介
本文介绍如何使用STM32通过DRV8834控制步进电机，使用PWM方式控制转动。
二、实验平台
库版本：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0
编译软件：MDK4.53
硬件平台：STM32开发板（主芯片stm32f103c8t6）
仿真器：JLINK
三、版权声明
博主：甜甜的大香瓜
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原文地址：http://blog.csdn.NET/feilusia
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四、实验前提
1、在进行本文步骤前，请先阅读以下博文：
1）《STM32之DRV8834电机驱动（IO方式）》：http://blog.csdn.net/feilusia/article/details/52853951
2、在进行本文步骤前，请先实现以下博文：
1）《STM32之系统滴答定时器》：http://blog.csdn.net/feilusia/article/details/52835711
2）《STM32之timer2的精准延时》：http://blog.csdn.net/feilusia/article/details/54434274
3）《STM32之timer3产生PWM》：http://blog.csdn.net/feilusia/article/details/53634882
五、基础知识
暂无
六、实验步骤
1、编写并添加电机驱动
1）编写驱动GUA_DRV8834.c（存放在“……\HARDWARE”）
//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834.c
//introduce: DRV8834驱动
//author: 甜甜的大香瓜
//email: 897503845@qq.com
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//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
#include "stm32f10x.h"
#include "GUA_DRV8834.h"
#include "GUA_SysTick.h"
#include "GUA_Timer3_PWM.h"
#include "GUA_Timer2.h" /*********************宏定义************************/
#define GUA_DRV8834_STEP_PER_CIRCLE (GUA_32)(15331) //电机转动一圈的步数//引脚宏定义
#define GUA_DRV8834_SLEEP GPIOA
#define GUA_DRV8834_SLEEP_PIN GPIO_Pin_7#define GUA_DRV8834_M1 GPIOB
#define GUA_DRV8834_M1_PIN GPIO_Pin_10#define GUA_DRV8834_M0 GPIOB
#define GUA_DRV8834_M0_PIN GPIO_Pin_11#define GUA_DRV8834_DIR GPIOB
#define GUA_DRV8834_DIR_PIN GPIO_Pin_2#define GUA_DRV8834_STEP GPIOB
#define GUA_DRV8834_STEP_PIN GPIO_Pin_0//查询电机剩余时间的宏
#define GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_ON 0
#define GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_OFF 1/*********************内部变量************************/
//初始化结构体变量
GUA_MOTOR_CONFIG stGUA_Motor_Config = {0, 500, 0x00, 0x00000000, GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_IDLE, 0x00000000}; //初始化电机参数为0步，500个脉冲每秒的速度，整步，本次电机转动时长为0，空闲，当前为0位置//查询时间的标志
static GUA_U8 sGUA_CheckMoveResidueTime_Flag = GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_OFF;/*********************内部函数************************/
static void GUA_DRV8834_IO_Init(void);
static void GUA_DRV8834_Set_Direction(GUA_32 nGUA_Direction);
static void GUA_DRV8834_Set_Size(GUA_U8 nGUA_Size);//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_IO_Init
//introduce: 电机驱动的IO初始化
//parameter: none
//return: none
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//******************************************************************************
static void GUA_DRV8834_IO_Init(void)
{ //IO结构体GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//时钟使能RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //SLEEP配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_DRV8834_SLEEP_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GUA_DRV8834_SLEEP, &GPIO_InitStructure); //M1配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_DRV8834_M1_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GUA_DRV8834_M1, &GPIO_InitStructure); //M0配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_DRV8834_M0_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GUA_DRV8834_M0, &GPIO_InitStructure); //DIR配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_DRV8834_DIR_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GUA_DRV8834_DIR, &GPIO_InitStructure); //STEP配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_DRV8834_STEP_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GUA_DRV8834_STEP, &GPIO_InitStructure);
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Control
//introduce: 电机的配置
//parameter: nGUA_DRV8834_control:需要配置的参数；nGUA_DRV8834_control_vaule:配置的数值
//return: none
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//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
void GUA_DRV8834_Control(GUA_U8 nGUA_DRV8834_control, GUA_U8 nGUA_DRV8834_control_vaule)
{switch(nGUA_DRV8834_control){//睡眠模式选择case GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP: { //睡眠if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_ON){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_SLEEP, GUA_DRV8834_SLEEP_PIN, Bit_RESET); //SLEEP 0 }//禁止睡眠if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_OFF){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_SLEEP, GUA_DRV8834_SLEEP_PIN, Bit_SET); //SLEEP 1 }break; }//步数选择case GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP: { //满步(M1=0, M0=0)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_FULL){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_RESET); //M1 0 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, Bit_RESET); //M0 0 }//1/2步(M1=0, M0=1)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_2){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_RESET); //M1 0 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, Bit_SET); //M0 1 }
/* //1/4步(M1=0, M0=Z)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_4){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_RESET); //M1 0 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST); //M0 Z }
*///1/8步(M1=1, M0=0)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_8){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_SET); //M1 1 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, Bit_RESET); //M0 0 }//1/16步(M1=1, M0=1)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_16){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_SET); //M1 1 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, Bit_SET); //M0 1 }
/*//1/32步(M1=1, M0=Z)if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_32){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M1, GUA_DRV8834_M1_PIN, Bit_SET); //M1 1 GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_M0, GUA_DRV8834_M0_PIN, GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST); //M0 Z }
*/ break; }//方向选择case GUA_DRV8834_CONTROL_DIR: { //正向if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_POSITIVE){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_DIR, GUA_DRV8834_DIR_PIN, Bit_SET); }//反向if(nGUA_DRV8834_control_vaule == GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_NEGATIVE){GPIO_WriteBit(GUA_DRV8834_DIR, GUA_DRV8834_DIR_PIN, Bit_RESET); }break; } //其他default: {break; } }
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Set_Direction
//introduce: 电机的方向设置
//parameter: nGUA_Direction:1为正向，0为反向
//return: none
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//******************************************************************************
static void GUA_DRV8834_Set_Direction(GUA_32 nGUA_Direction)
{//方向switch(nGUA_Direction){//电机转轴朝上，逆时针，反向case GUA_MOTOR_CONFIG_DIRECTION_NEGATIVE:{GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_DIR, GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_NEGATIVE); break; } //电机转轴朝上，顺时针，正向 case GUA_MOTOR_CONFIG_DIRECTION_POSITIVE:{GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_DIR, GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_POSITIVE); break; } //其他default: {break; } }
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Set_Size
//introduce: 电机的步长设置
//parameter: nSize:0为整步，1为半步
//return: none
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//******************************************************************************
static void GUA_DRV8834_Set_Size(GUA_U8 nGUA_Size)
{//步长大小switch(nGUA_Size){//整步case GUA_MOTOR_CONFIG_SIZE_FULL:{GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP, GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_FULL); break; } //半步case GUA_MOTOR_CONFIG_SIZE_1_2:{GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP, GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_2); break; } //其他default: {break; } }
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Move
//introduce: 电机的启动
//parameter: pMotor_Config:电机核心参数结构体数据
//return: none
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//******************************************************************************
void GUA_DRV8834_Move(GUA_MOTOR_CONFIG *pGUA_Motor_Config)
{GUA_32 nGUA_Steps = pGUA_Motor_Config->DirectionSteps; //保存步数 GUA_32 nGUA_Direction = (nGUA_Steps >= 0)?1:-1; //计算方向GUA_U8 nGUA_Size = pGUA_Motor_Config->Size; //保存步长 GUA_U16 nGUA_PWM_Frequency = pGUA_Motor_Config->PulsePerSecond; //PWM需要的频率值GUA_U64 nGUA_PWM_Time = (1000L/pGUA_Motor_Config->PulsePerSecond)*(nGUA_Steps*nGUA_Direction); //PWM执行时间=周期*步数//如果电机开关没开启，则退出if(pGUA_Motor_Config->Status == GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_IDLE){return;}//唤醒GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP, GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_OFF); //设置方向GUA_DRV8834_Set_Direction(nGUA_Direction);//设置步长GUA_DRV8834_Set_Size(nGUA_Size);//电机转动GUA_Timer2_StartDelayMs_1(nGUA_PWM_Time); //开始定时 GUA_Timer3_PWM_Init(1000000/nGUA_PWM_Frequency); //设置PWM频率GUA_Timer3_PWM_SetDutyCycle(50); //设置PWM占空比GUA_Timer3_PWM_Status(GUA_TIMER3_PWM_STATUS_ON); //使能PWM //打查询时间的标志sGUA_CheckMoveResidueTime_Flag = GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_ON;
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_CheckMoveResidueTime
//introduce: 获取电机运行剩余时间
//parameter: none
//return: GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_NOSTART
// GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_ENDING
// GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_RUNNING
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//******************************************************************************
GUA_U8 GUA_DRV8834_CheckMoveResidueTime(void)
{//没开电机if(sGUA_CheckMoveResidueTime_Flag == GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_OFF){return GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_NOSTART;}//开了电机else{//运行时间到了if(GUA_Timer2_CheckDelayMs_1() == 0){return GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_ENDING;}//运行时间没到{return GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_RUNNING;}}
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Stop
//introduce: 电机的停止
//parameter: pGUA_Motor_Config:电机核心参数结构体数据
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
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//QQ group 香瓜单片机之STM8/STM32(164311667)
//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
void GUA_DRV8834_Stop(GUA_MOTOR_CONFIG *pGUA_Motor_Config)
{GUA_32 nGUA_Steps = pGUA_Motor_Config->DirectionSteps; //保存步数 GUA_32 nGUA_Direction = (nGUA_Steps >= 0)?1:-1; //计算方向GUA_U64 nGUA_PWM_Time = (1000L/pGUA_Motor_Config->PulsePerSecond)*(nGUA_Steps*nGUA_Direction); //PWM执行时间=周期*步数GUA_32 nGUA_StepsElapse; //实际走的步数//停止PWMGUA_Timer3_PWM_Status(GUA_TIMER3_PWM_STATUS_OFF); //清除状态pGUA_Motor_Config->Status = GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_IDLE; //睡眠GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP, GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_ON); //计算实际运行时间pGUA_Motor_Config->TimeElapse = nGUA_PWM_Time - GUA_Timer2_CheckDelayMs_1(); //计算实际走的步数nGUA_StepsElapse = (pGUA_Motor_Config->TimeElapse)/(1000L/pGUA_Motor_Config->PulsePerSecond);//计算实际位移pGUA_Motor_Config->DirectionPosition += nGUA_StepsElapse; //打查询时间的标志sGUA_CheckMoveResidueTime_Flag = GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_FLAG_OFF;
}//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834_Init
//introduce: 电机的初始化
//parameter: none
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
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//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
void GUA_DRV8834_Init(void)
{//IO初始化GUA_DRV8834_IO_Init(); //睡眠GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP, GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_ON); //nENBL使能GUA_DRV8834_Control(GUA_DRV8834_CONTROL_OUTPUTS, GUA_DRV8834_CONTROL_OUTPUTS_ENABLE);
}
2）编写驱动头文件GUA_DRV8834.h（存放在“……\HARDWARE”）
//******************************************************************************
//name: GUA_DRV8834.h
//introduce: DRV8834驱动头文件
//author: 甜甜的大香瓜
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//QQ group 香瓜单片机之STM8/STM32(164311667)
//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
#ifndef _GUA_DRV8834_H_
#define _GUA_DRV8834_H_/*********************宏定义************************/
//类型宏
#ifndef GUA_U8
typedef unsigned char GUA_U8;
#endif #ifndef GUA_8
typedef signed char GUA_8;
#endif #ifndef GUA_U16
typedef unsigned short GUA_U16;
#endif #ifndef GUA_16
typedef signed short GUA_16;
#endif #ifndef GUA_U32
typedef unsigned long GUA_U32;
#endif #ifndef GUA_32
typedef signed long GUA_32;
#endif#ifndef GUA_U64
typedef unsigned long long GUA_U64;
#endif#ifndef GUA_64
typedef signed long long GUA_64;
#endif//睡眠模式选择
#define GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP 0
#define GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_ON 0
#define GUA_DRV8834_CONTROL_SLEEP_OFF 1//步数选择
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP 1
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_FULL 0
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_2 1
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_4 2
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_8 3
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_16 4
#define GUA_DRV8834_CONTROL_MICROSTEP_1_32 5 //方向选择
#define GUA_DRV8834_CONTROL_DIR 2
#define GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_POSITIVE 0
#define GUA_DRV8834_CONTROL_DIR_NEGATIVE 1//输出选择
#define GUA_DRV8834_CONTROL_OUTPUTS 3
#define GUA_DRV8834_CONTROL_OUTPUTS_ENABLE 0
#define GUA_DRV8834_CONTROL_OUTPUTS_DISABLE 1//电机参数的宏
#define GUA_MOTOR_CONFIG_DIRECTION_NEGATIVE -1
#define GUA_MOTOR_CONFIG_DIRECTION_POSITIVE 1#define GUA_MOTOR_CONFIG_SIZE_FULL 0
#define GUA_MOTOR_CONFIG_SIZE_1_2 1#define GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_IDLE 0
#define GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_ACTIVE 1//查询电机剩余时间的结果宏
#define GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_NOSTART 0
#define GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_RUNNING 1
#define GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_ENDING 2/*********************外部变量************************/
typedef struct
{ GUA_32 DirectionSteps; //含方向的步数 GUA_U16 PulsePerSecond; //每秒给的脉冲数 GUA_U8 Size; //步长 GUA_U8 Status; //电机转动状态 GUA_32 DirectionPosition; //含方向的位置GUA_U64 TimeElapse; //使用时间
}GUA_MOTOR_CONFIG; extern GUA_MOTOR_CONFIG stGUA_Motor_Config;/*********************函数声明************************/
void GUA_DRV8834_Control(GUA_U8 nGUA_DRV8834_control, GUA_U8 nGUA_DRV8834_control_vaule);
void GUA_DRV8834_Move(GUA_MOTOR_CONFIG *pGUA_Motor_Config);
GUA_U8 GUA_DRV8834_CheckMoveResidueTime(void);
void GUA_DRV8834_Stop(GUA_MOTOR_CONFIG *pGUA_Motor_Config);
void GUA_DRV8834_Init(void);#endif
3）工程中添加GUA_DRV8834.c
4）在MDK设置中添加驱动源文件路径
2、在应用层中调用
1）添加头文件（main.c中）
#include "GUA_DRV8834.h"2）添加驱动初始化代码（main.c的main函数中）
//电机初始化 GUA_DRV8834_Init();3）添加测试代码（main.c中）
①添加一个电机转一圈的测试代码（main.c中）
//******************************************************************************
//name: GUA_Test
//introduce: 测试代码
//parameter: none
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
//email: 897503845@qq.com
//QQ group 香瓜单片机之STM8/STM32(164311667)
//changetime: 2017.02.12
//******************************************************************************
#define GUA_DRV8834_STEP_PER_CIRCLE (GUA_U32)(15331) //电机转动一圈的步数
static void GUA_Test(void)
{GUA_U8 nGUA_Ret = 0;//配置电机参数stGUA_Motor_Config.DirectionSteps = GUA_DRV8834_STEP_PER_CIRCLE; //步数,4字节 stGUA_Motor_Config.PulsePerSecond = 1000; //速度，2字节 stGUA_Motor_Config.Size = 0x00; //步长，1字节 stGUA_Motor_Config.Status = GUA_MOTOR_CONFIG_STATUS_ACTIVE; //电机启动，1字节//启动电机GUA_DRV8834_Move(&stGUA_Motor_Config);//时刻查询电机运行时间，到时则停止while(1){nGUA_Ret = GUA_DRV8834_CheckMoveResidueTime();if(nGUA_Ret == GUA_CHECK_MOVE_RESIDUE_TIME_RESULT_ENDING){GUA_DRV8834_Stop(&stGUA_Motor_Config);} }
} 由于我使用的电机除了电机自带的减速，还有外壳上的减速，因此一圈为15331步。
②添加测试代码的调用（main.c的main函数中）
//测试代码
GUA_Test(); 测试代码要放在初始化之后。
七、注意事项
暂无。
八、实验结果
仿真并设置断点在测试代码处，可发现电机转动至停止一共约15S多，这是因为一圈为15331步，速度设置为1000步每秒，计算可得约为15.331S。
因此实验成功。
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