CC3200+TB6612FNG 驱动电机实现开环控制

电机特性

电机采用的是额定电压为12V，额定功率为4.32W的永磁有刷电机。
使用说明上建议电机驱动频率是10kHz，也就是周期为0.1ms，这个后续编程会用到。

电机1号线和6号线分别为电机线-和电机线+，可以接电源VCC和地GND，电机就可以转动起来。当把电源线和地线反接，电机就朝另外一个方向转动。此时电机视为简单的开环电路，不能够控制速度。2-4是编码器的四条线，这四条线可以实现电机的闭环控制。其中要注意的是，编码器电源和编码器地线分别要接VCC和GND,不能像电机线一样随意换，如果接反可能会烧坏驱动模块。

编码器

电机上的编码器采用的是增量式霍尔（磁）编码器，以减速器输出轴测量编码器线数为390，故车轮转一圈，电机可以输出390个脉冲，编码器自带上拉整形，单片机可以直接读取，接口类型为XH2.54（标配连接线）。编码器的额定工作电压是5V。编码器的VCC和GND千万不能接反，否则可能导致编码器永久损坏。

编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。在这里，编码器就是能够将电机的转动信息（比如转速、转动角度等）转换为脉冲信号的设备。按照原理可分为（常见的）光电编码器（光学式）和霍尔编码器（磁式）。

当电机转动时，通过检测编码器输出的A相和B相正交脉冲信号，就可以获取电机的运动状态。我们可以通过定时器的输入捕获或者GPIO引脚的外部中断来检测边沿变化，以此来检测脉冲数。通过一定的计算，就可以得到电机转动角度、转速等相关信息。

电机驱动模块

实物图

TB6612FNG是一个非常优秀的双电机驱动小板，它有两个完美的接口去驱动两个小型直流电机。两台电机的每个通道有两个方向控制引脚和一个接受PWM输入频率达100Khz的速度控制引脚。

特性

最大输入电压：VM = 15V
最大输出电流：Iout = 1.2A（平均）/3.2A（峰值）
正反转/短路刹车/停机功能模式
内置过热保护和低压检测电路
SSOP24封装
无铅封装

引脚说明

图来源：《平衡小车—TB6612FNG与直流电机控制教程》

引脚名称	说明
PWMA	A电机控制信号输入端
AIN2	A电机输入端2
AIN1	A电机输入端2
STBY	正常工作/待机状态控制端
PWMB	B电机控制信号输入端
BIN2	B电机输入端2
BIN1	B电机输入端1
GND	接地
VM	电机驱动电压输入端（4.5V-15V）
VCC	逻辑电平输入端（2.7V-5.5V）
GND	接地
A01	A电机输出端1
A02	A电机输出端2
B01	B电机输出端1
B02	B电机输出端2
GND	接地

VM接的是电机驱动电压输入端，此次试验接12V。
VCC是内部逻辑供电，接3.3V或5V，一般主控板就可以输出对应的电压。
STBY口置0，驱动板停止工作，电机全部停止，置1，靠3个输入管脚驱动电机。
模块的3 个GND 接任意一个即可，因为都是导通的。

直流电机的驱动状态

IN1	IN2	状态
0	0	制动
0	1	正转
1	1	反转
1	1	制动

设置引脚复用

利用PinMux软件设置引脚复用，设置GPIO30和GPIO08信号方向为输出，对应的引脚为P53和P63，将P53与TB6612FNG的AIN2相连，将将P63与TB6612FNG的AIN1相连，用于控制电机的状态。

添加TimerPWM的TimerPWM5，对应的是P64，将P64与TB6612FNG的PWMA相连，然后输出对应文件，进行替换，详细可见《如何使用管脚配置软件PinMux生成CC3200 GPIO口使用文件》

如何确定占空比

系统的时钟是80MHz的，首先确定PWM的周期，开始已经说了周期为0.1ms，据此确定定时器装载的初始值。（0.110的-3次方）/（1/80M） = 8000，也就是说定时器从8000向下计数就是0.1ms。然后我们要考虑占空比可调，我们假定电机速度设置为是0-254一共255个等级，那每个等级之间的步长就是8000/255约等于32，不能除尽。所以我们调节定时器的初值为25532=8160，十六进制为1FE0，这样就可以达到255等级，每个等级步长均为32。

#define TIMER_INTERVAL_RELOAD   8160 /* =(255*32)*/
#define DUTYCYCLE_GRANULARITY   32

在程序当中修改对应的宏定义。

编写代码

在CC3200 SDK工具包中有一个引脚写入的函数，是可以直接引用的，那剩下的问题就是如何找到对应引脚的参数。

ulPort是GPIO端口基地址。
ucPins：GPIO引脚位权，
ucVal：GPIO引脚要输出的值，1或者0。

void
GPIOPinWrite(unsigned long ulPort, unsigned char ucPins, unsigned char ucVal)
{//// Check the arguments.//ASSERT(GPIOBaseValid(ulPort));//// Write the pins.//HWREG(ulPort + (GPIO_O_GPIO_DATA + (ucPins << 2))) = ucVal;
}

如何获得GPIO的端口地址和引脚位权

首先将Blinky程序的gpio_if.c文件复制到pwm程序之下，因为里面有一些很好用的程序可以借用一下。

void
GPIO_IF_GetPortNPin(unsigned char ucPin, unsigned int *puiGPIOPort,unsigned char *pucGPIOPin)
{*pucGPIOPin = 1 << (ucPin % 8);  //组内序号从0开始，按此计算得到组内位权*puiGPIOPort = (ucPin / 8);     *puiGPIOPort = ulReg[*puiGPIOPort];
}

*pucGPIOPin：GPIO引脚位权指针，引脚位权是1左移0-7位，4个GPIO组（GPIOA0-3）中8个GPIO的引脚位权从低到高依次是0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80。左移位数是引脚名称号ucPin余除8，取值为0-7。
以GPIO23为例，它是GPIOA2组的第8个，按照规定位权应当是0x80。我们来看看算得对不对。23除8余7,把1左移7位就是0x80，所以算法是对的。实际应用中，直接用就行了，这里讲解一下也是方便大家理解。
*puiGPIOPort：GPIO端口基地址指针，端口基地址通过数组ulReg[]获得，数组下标是引脚名称号ucPin整除8，取值为0-4，对应GPIO0-4。
通过以上函数可以根据名称号获取端口基地址和引脚位权。

修改gpio_if.c中的GPIO_IF_LEDConfigure()函数，记得同时把gpio_if.h和main.c的对应函数进行更换。用函数获取GPIO30和GPIO08的端口及地址和引脚位权。

unsigned int ulPort_AIN1 = 0,ulPort_AIN2 = 0;//定义端口基地址
unsigned char ucPins_AIN1,ucPins_AIN2;//定义引脚位权
#define GPIO_AIN2 30//定义引脚名称
#define GPIO_AIN1 08

void
GPIO_IF_MotorConfigure()
{GPIO_IF_GetPortNPin(GPIO_AIN2,&ulPort_AIN2,&ucPins_AIN2);GPIO_IF_GetPortNPin(GPIO_AIN1,&ulPort_AIN1,&ucPins_AIN1);}

如何向引脚写入我们想要的值

GPIO_IF_Set是gpio_if.c文件一个函数，我们新建一个Forward函数，AIN1为0，AIN2为1，驱动电机正转。

void Forward()
{GPIO_IF_Set(GPIO_AIN1, ulPort_AIN1, ucPins_AIN1, 0);GPIO_IF_Set(GPIO_AIN2, ulPort_AIN2, ucPins_AIN2, 1);
}void
GPIO_IF_Set(unsigned char ucPin,unsigned int uiGPIOPort,unsigned char ucGPIOPin,unsigned char ucGPIOValue)
{ucGPIOValue = ucGPIOValue << (ucPin % 8);MAP_GPIOPinWrite(uiGPIOPort,ucGPIOPin,ucGPIOValue);
}

参考文章：
【1】《带编码器的直流减速电机——基于STM32F407》
【2】《平衡小车—TB6612FNG与直流电机控制教程》
【3】《带编码器的减速直流电机、tb6612驱动模块在硬件方面的经验》