stm32f103步进电机驱动控制

一、硬件接线方法

本文采用混合式二相步进电机-J8HB2401-野火42步进电机，驱动器为野火EBF-MSD4805，下面是常用接线方式：
如上图所示通常采用共阴接线方式，具体接线按照自己需求进行完成。
另外二相电机步距角1.8°，步进驱动器侧面SW1-SW8分别为细分设定、电流设定和驱动模式选择开关。

二、程序

代码如下（示例）：

1.main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "tim.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stm32f10x_it.h"
#include "stm32f10x_conf.h"
/* 共阴 */
/*
PUL+->PA.1  PUL-接GND
DIR+->PA.8  DIR-接GND
*/
extern int motor_dir2;
extern int motor_speed;int main(void)
{   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);     USART_Config();         Driver_Init();/* GPIO_Init */           TIM2_Init(999,72-1);       while(1) {   Locate_Rle2(motor_speed,motor_dir2);/* 变速以及方向 */    }
}

2.tim.c

#include "tim.h"
#include "bsp_usart.h"long current_pos[2] = {0,0};
int motor_dir2 = 0;
u8 count[2] = {0,0};
u32 motor_speed = 0;
u8 rcr_remainder;     //重复计数余数部分
u8 is_rcr_finish = 1;   //重复计数器是否设置完成
long rcr_integer;     //重复计数整数部分
long target_pos = 0;    //有符号方向/* 电机转速与方向函数 */
void Locate_Rle2(u32 frequency,DIR_Type dir)
{motor_dir2 = dir;DRIVER_DIR = motor_dir2;if(motor_dir2 == CW){motor_speed = 3000;}/* motor_dir2高电平时转速3000Hz */else if(motor_dir2 == CCW){motor_speed = 10000;}/* motor_dir2低电平时转速10000Hz */frequency = motor_speed;if(TIM2->CR1&0x01){printf("\r\nThe last time pulses is not send finished,wait please!\r\n");return;}if((frequency<20)||(frequency>100000)){printf("\r\nThe frequency is out of range! please reset it!!(range:20Hz~100KHz)\r\n");return;}TIM2_Startup(frequency);
}/* PA8 - DIR+*/
void Driver_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);
}/* PA1- PUL+ TIM2_CH2 */
void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
{                            GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);                                                                          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;              GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;            GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;             TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;           TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);        TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);              TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Regular); TIM_SelectOnePulseMode(TIM2,TIM_OPMode_Single);         TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr>>1;               TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                 TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);       TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);                     TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update ,ENABLE);              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);             TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}void TIM2_Startup(u32 frequency)
{u16 temp_arr=1000000/frequency-1; TIM_SetAutoreload(TIM2,temp_arr);TIM_SetCompare2(TIM2,temp_arr>>1); TIM_SetCounter(TIM2,0);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

3.tim.h

#include "stm32f10x.h"
#include "stdlib.h"#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x00FFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
#define PAout(n)          BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12)
#define DRIVER_DIR        PAout(8) typedef enum
{CW = 1,//高电平顺时针CCW = 0,//低电平逆时针
}DIR_Type;void Driver_Init(void);
void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc);
void TIM2_Startup(u32 frequency);
void Locate_Rle2(u32 frequency,DIR_Type dir);

4.stm32f10x_it.c

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x_it.h"
#include "tim.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "systick.h"extern u8 count[2];
extern long current_pos[2]; //有符号方向
extern int motor_dir2;
int counter = 0;/******* TIM2 - 1ms*********/
void TIM2_IRQHandler(void)
{if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_FLAG_Update)!=RESET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_FLAG_Update); count[0]++;counter ++;TIM_GenerateEvent(TIM2,TIM_EventSource_Update);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                       if(count[0]==200){if(motor_dir2==CW)                        current_pos[0]+=count[0];else                                     current_pos[0]-=count[0];TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);                         printf("\r\n motor2=%ld\r\n",current_pos[0]);count[0]=0;}if(counter <= 5000){motor_dir2=CW;}/* 定时器前5s拉高motor_dir2电平 */else if((counter > 5000) && (counter <= 10000)){motor_dir2=CCW;}/* 拉低电平 */else if(counter > 10000){counter=0;}/* 复位 */}
}

a.中断函数可以从保准库中进行拷贝，具体采用哪一个串口自己需要对照原理图；
b.PAout(n)函数采用GPIO-位带操作，把“位带地址+ 位序号”转换成别名地址宏统一公式如下，详见野火指南：
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x00FFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

总结

很多网友例程都对PAout(n)函数为加讲解，初学者不太容易get；另外在很多博主主函数或者定时器函数中都采用delay()函数进行延时操作是不对的，因为MCU在delay时间内无法进行其他动作。

展望

后续会更新升降电机过程中的梯形、S型加减速，相对，绝对，回原点，PID调节。

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