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电机测速功能
概述
本文主要介绍使用外部IO中断和内部定时器，实现电机转速的测试功能。笔者基于码盘和光电测速传感器，使用STM32F103内部定时器的功能，完成测试功能设计。文章介绍其实现原理，设计方法，并基于STM32Cube软件配置参数和生成工程。完成所有的软硬件功能。
1 硬件介绍
1.1 整体硬件结构
光电测试器位置
测速码盘位置
1.2 模块功能介绍
1）测试传感器
工作原理：
当模块中的槽无遮挡时，接收管导通，DQ输出为低电平
当槽被遮挡时，DQ输出为高电平。
2）码盘
该码盘一周总共有20个孔，则其将一个圆分为20个等分，在测速的时候。只需记录其在1s时间内走过孔的个数，然后通过轮胎的周长与孔等分的关系，就能计算出速度。
3）轮胎参数
根据参数可得，轮胎的直径为：6.8cm
2 测速框架介绍
2.1 测速原理
1）IO EXIT: 输入性IO中断，当有脉冲发生时，会产生一个外部中断，在该中断的回调函数中实现计数功能，没进入一次中断，计数加1。
2）TIME6：实现1ms的定时功能，在其内部实现一个1s计数功能，当计数count=1000时，此时计时时间为1s,读取IO EXIT中的计数值。
3）根据计数值和轮胎的周长，就可以计算出转速值
2.2 软件框架结构
3 使用STM32Cube配置Project
3.1 准备环境
| 软件名称 | 版本信息 |
|---|---|
| STM32Cube | STM32CubeMX 6.11 |
| STM32 HAL | STM32Cube_FW_F1_V1.8.5 |
3.2 配置参数
1）配置外部IO中断，设置为上升沿触发模式
2) 配置计数定时器，定时中断触发时间为1ms
3）PWM输出配置
输出端口配置
IO端口配置
PWM相关的参数
PWM CH1 ~ CH4端口参数，每个端口参数相同，笔者以CH1为例，介绍参数配置
3.3 生成Project
配置完成参数后，点击GENERATE生成工程，打开文件如下：
4 功能实现
4.1 电机控制代码
笔者使用PWM控制电机转速，CH1和CH2控制电机的转向，所以需要配置这两个输出端口的输出特性。其实现代码如下：
void pwm_ctrl_Init( void )
{
HAL_TIM_Base_Start( &htim8 );
HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start( &htim8, TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 0, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_SetPWM_Pulse( 2000, TIM_CHANNEL_2);
}4.2 测试代码
在外部中断回调函数中实现计数功能。在定时器计数到1s的时刻，记录下该值，用于计算转速。
static uint32_t trg_cn = 0;
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if( GPIO_Pin == INPUT_TRIGGER_Pin){
trg_cn++;
}
}
void Calculate_Speeds( void )
{
printf("run count: %d \r\n", trg_cn);
trg_cn = 0;
}4.3 速度计算
已知参数如下：
轮胎直径(R)： 6.8 cm
码盘细分数（一个周长）：20个间隔
1s时间内的码盘间隔数目：CNT
转速v = (π*R)/20 * CNT ( cm )
代码实现：
/* USER CODE BEGIN 0 */
#define PI 3.14159
#define R 6.8 // unit: cm
#define DIV_CNT 20
static uint32_t trg_cn = 0;
/* USER CODE END 0 */
float calculate_speeds( uint32_t cnt )
{
float speeds;
speeds = ((PI*R)/20) * cnt;
return speeds;
}打印数据函数
void Calculate_Speeds( void )
{
float speeds;
speeds = calculate_speeds( trg_cn );
printf("run count: %d, speeds: %0.3f cm/s\r\n", trg_cn, speeds);
trg_cn = 0;
}5 测试
5.1 编写测试代码
在定时器的回调函数中调用打印计数函数：void Calculate_Speeds( void )
5.2 运行代码
使用串口将测试出来的数据打印出来，在PC山使用串口终端接收数据。
测试硬件结构
