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stm32步进电机曲线控制程序

时间:2025-01-17 08:59:37浏览次数:3  
标签:HAL htim3 控制程序 stm32 TIM Init 步进 GPIO PWM

在STM32上实现步进电机的曲线控制涉及多个步骤,包括硬件配置、步进电机驱动器的接口、PWM信号生成、以及通过算法实现速度或位置的曲线控制。以下是一个基本的步骤和代码示例,帮助你入门。

硬件配置

  1. 连接步进电机和驱动器:确保步进电机和驱动器正确连接,并且驱动器的控制信号(如脉冲和方向)连接到STM32的GPIO引脚。
  2. 电源:确保步进电机和驱动器有足够的电源供应。

软件配置

  1. STM32CubeMX
    • 配置时钟。
    • 配置用于生成PWM信号的定时器。
    • 配置GPIO引脚用于方向控制和可能的使能信号。
  2. 代码编写
    • 使用HAL库生成PWM信号。
    • 实现曲线控制算法(如线性加速、减速)。

示例代码

以下是一个简单的例子,展示了如何生成PWM信号并通过线性加速曲线控制步进电机。

main.c

c复制代码

#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
// 定义步进电机参数
#define STEP_PIN GPIO_PIN_0
#define DIR_PIN GPIO_PIN_1
#define STEP_PORT GPIOA
#define DIR_PORT GPIOA
#define MAX_SPEED 1000 // 最大速度(每秒步数)
#define ACCELERATION 100 // 加速度(每秒步数的平方/秒)
TIM_HandleTypeDef htim3;
// 初始化GPIO
void GPIO_Init(void) {
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 配置方向引脚
GPIO_InitStruct.Pin = DIR_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(DIR_PORT, &GPIO_InitStruct);
// 配置步进引脚
GPIO_InitStruct.Pin = STEP_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出,用于驱动NMOS管或驱动器
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
HAL_GPIO_Init(STEP_PORT, &GPIO_InitStruct);
}
// 初始化定时器
void TIM3_Init(void) {
__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
htim3.Instance = TIM3;
htim3.Init.Prescaler = 8399; // 根据时钟频率调整,使定时器频率为1MHz
htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim3.Init.Period = 0xFFFF;
htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
HAL_TIM_Base_Init(&htim3);
sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig);
HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig);
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 0;
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_MspPostInit(&htim3);
}
// 启动PWM
void Start_PWM(uint32_t frequency) {
__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim3, HAL_RCC_GetPCLK1Freq() / (htim3.Init.Prescaler + 1) / frequency - 1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
}
// 停止PWM
void Stop_PWM(void) {
HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
}
// 设置方向
void Set_Direction(uint8_t direction) {
HAL_GPIO_WritePin(DIR_PORT, DIR_PIN, direction);
}
// 曲线控制函数
void Move_With_Profile(int32_t target_position, int32_t current_position) {
int32_t distance = target_position - current_position;
int32_t steps_to_go = abs(distance);
uint32_t step_time_us = 0;
uint32_t speed = 0;
int32_t steps_taken = 0;
int32_t t = 0;
if (distance == 0) return;
Set_Direction(distance > 0 ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
while (steps_taken < steps_to_go) {
if (speed < MAX_SPEED) {
speed += ACCELERATION; // 线性加速
if (speed > MAX_SPEED) speed = MAX_SPEED;
} else {
if (steps_to_go - steps_taken < (MAX_SPEED * MAX_SPEED) / (2 * ACCELERATION)) {
// 减速阶段,使用逆加速度计算剩余时间
speed = sqrt(2 * ACCELERATION * (steps_to_go - steps_taken));
}
}
step_time_us = 1000000 / speed; // 计算每步时间(微秒)
HAL_Delay(step_time_us);
HAL_GPIO_TogglePin(STEP_PORT, STEP_PIN); // 产生一个步进脉冲
steps_taken++;
}
}
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
GPIO_Init();
TIM3_Init();
int32_t current_position = 0;
while (1) {
int32_t target_position = 1000; // 设定目标位置
Start_PWM(1000); // 启动PWM(虽然在这个例子中PWM不是必须的,但可以作为备用)
Move_With_Profile(target_position, current_position);
Stop_PWM(); // 停止PWM
current_position = target_position; // 更新当前位置
HAL_Delay(2000); // 等待一段时间,然后再次移动
}
}
// 系统时钟配置函数(根据具体硬件调整)
void SystemClock_Config(void) {
// 系统时钟配置代码(省略)
}

注意事项

  1. 时钟配置:确保系统时钟配置正确,使定时器频率合适。
  2. PWM频率:上述代码中的PWM频率并未实际用于步进控制,但你可以根据需要使用PWM进行更精细的控制。
  3. 延时函数HAL_Delay函数用于简单的时间控制,但在实际应用中可能需要更精确的时间控制方法,比如使用定时器中断。
  4. 硬件接口:确保硬件连接正确,特别是步进电机驱动器的接口部分。

标签:HAL,htim3,控制程序,stm32,TIM,Init,步进,GPIO,PWM
From: https://blog.csdn.net/weixin_57010826/article/details/145174083

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