概述

在步進(jìn)電機(jī)控制過程中，為了實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制，經(jīng)常需要輸出指定數(shù)量的脈沖。這就需要使用定時(shí)器功能來生成PWM脈沖信號(hào)。本文將詳細(xì)介紹如何利用STM32CUBEMX配置定時(shí)器以輸出指定數(shù)量的PWM脈沖。
定時(shí)器是STM32微控制器的一個(gè)重要功能模塊，可用于生成各種定時(shí)和計(jì)數(shù)操作。通過合理配置定時(shí)器的參數(shù)和模式，我們可以實(shí)現(xiàn)精確的脈沖輸出。

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STM32CUBEMX配置

一種比較簡單的方式是利用定時(shí)器中斷來產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖。在這種方法中，我們可以將定時(shí)器配置為PWM輸出模式，并在PWM輸出的中斷中進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定的脈沖個(gè)數(shù)后，我們可以停止PWM輸出，從而實(shí)現(xiàn)精確控制。下面以定時(shí)器1的通道4為例，介紹具體的步驟：
在STM32CUBEMX中，選擇定時(shí)器1，并將其配置為PWM輸出模式。確保選擇了正確的定時(shí)器通道（通道4）。

配置定時(shí)器1的時(shí)鐘源和預(yù)分頻因子。根據(jù)應(yīng)用的要求和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘源和預(yù)分頻因子，以獲得所需的脈沖頻率。將定時(shí)器1的時(shí)鐘源和預(yù)分頻因子配置為適合您的應(yīng)用的值。
PWM頻率計(jì)算如下所示。

在上述配置中，將定時(shí)器1的預(yù)分頻系數(shù)設(shè)置為48-1，自動(dòng)重載值設(shè)置為1000-1。根據(jù)這些配置，PWM的頻率可以計(jì)算為48,000,000 / ((48-1+1) * (1000-1+1)) = 1000Hz，即1kHz。
在定時(shí)器中，通道的 "pulse"（脈沖）是指定時(shí)器輸出的信號(hào)的一種特性。每個(gè)定時(shí)器通道都可用于生成脈沖信號(hào)，而 "pulse" 通常指的是單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。在這種設(shè)置中，我們將脈沖的占空比配置為50%，因此設(shè)置為500-1。

當(dāng)PWM脈沖完成時(shí)，我們需要觸發(fā)一個(gè)回調(diào)函數(shù)。HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback函數(shù)是用于在非阻塞模式下處理PWM脈沖完成的回調(diào)函數(shù)。

為了觸發(fā)HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback回調(diào)函數(shù)，需要啟用Capture Compare Interrupt中斷。

產(chǎn)生固定數(shù)量的PWM

首先，可以定義一個(gè)全局變量，該變量用于控制輸出脈沖的個(gè)數(shù)。通過操作該變量，我們可以在程序中靈活地控制所需的脈沖數(shù)量。

/* USER CODE BEGIN 0 */
void MX_GPIO_Init_mode3(void);
uint16_t STSPIN220_PwmNum;
uint8_t	STSPIN220_flag=0;//電機(jī)完成步數(shù)標(biāo)志位
uint8_t	STSPIN220_Dir_flag=0;//方向
/* USER CODE END 0 */

首先，使用MX_TIM1_Init()初始化定時(shí)器1。
接下來，當(dāng)需要輸出脈沖時(shí)，將所需的脈沖數(shù)量賦值給變量STSPIN220_PwmNum。
最后，使用HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_4)啟動(dòng)定時(shí)器1的PWM中斷輸出。

STSPIN220_PwmNum = 20;
MX_TIM1_Init();
HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);

HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback回調(diào)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分。
在函數(shù)內(nèi)部，如果STSPIN220_PwmNum的值為0，即已經(jīng)輸出了所需的脈沖個(gè)數(shù)，那么通過調(diào)HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_4)停止定時(shí)器1的PWM中斷輸出，以達(dá)到停止脈沖輸出的目的。
其次對(duì)全局變量STSPIN220_PwmNum進(jìn)行遞減操作，表示完成了一個(gè)脈沖的輸出就進(jìn)行減1。接著，通過條件判斷if (STSPIN220_PwmNum == 0)，檢查是否已經(jīng)輸出了指定數(shù)量的脈沖。
這段代碼的作用是在每次PWM波形周期完成時(shí)，更新全局變量STSPIN220_PwmNum的值，并在達(dá)到指定的脈沖數(shù)量后停止PWM中斷輸出。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)精確控制輸出脈沖個(gè)數(shù)的功能。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	 if(STSPIN220_PwmNum==0)
	 {
			HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			STSPIN220_flag=1;//電機(jī)完成步數(shù)標(biāo)志位
	 }
	STSPIN220_PwmNum--;
}

/* USER CODE END 4 */

產(chǎn)生波形如下所示，可以看到有20個(gè)脈沖。

電機(jī)設(shè)置

這里使用的電機(jī)為步進(jìn)角為18°，1:30的減速比，在這種情況下，如果步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角為18°，減速比為1:30，那么旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù)量可以計(jì)算為：
旋轉(zhuǎn)一周所需脈沖 = (360 / 步進(jìn)角) * 減速比 * 細(xì)分?jǐn)?shù)
其中，步進(jìn)角以度為單位，減速比是相對(duì)于電機(jī)輸出軸和實(shí)際應(yīng)用中的旋轉(zhuǎn)軸之間的比率，細(xì)分?jǐn)?shù)表示步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將一個(gè)步進(jìn)角分割成多少個(gè)微步。
根據(jù)這個(gè)公式來計(jì)算出所需的脈沖數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周的控制。

STSPIN220初始化

STSPIN220修改后初始化如下所示。

/* USER CODE BEGIN 2 */
	MX_GPIO_Init_mode3();
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_SetStepMode(0);//mode1-mode4都關(guān)閉
	STSPIN220_enable(0);//使能操作 1使能0失能
	STSPIN220_Stby(1);//低功耗模式 1開啟低功耗0關(guān)閉低功耗
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_SetStepMode(2);//細(xì)分操作
	STSPIN220_Stby(0);//低功耗模式 1開啟低功耗0關(guān)閉低功耗，加載mode
	HAL_Delay(100);//等待電平穩(wěn)定
	STSPIN220_setDirection(0);//0反1正
	HAL_Delay(100);//等待電平穩(wěn)定
	STSPIN220_enable(1);//使能操作 1使能0失能
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步進(jìn)角為18°，1:30的減速比,細(xì)分2則需要走(360/18)*30*2為一圈	

	MX_TIM1_Init();
//	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
	HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
  /* USER CODE END 2 */

主程序

實(shí)現(xiàn)電機(jī)循環(huán)正轉(zhuǎn)1圈反轉(zhuǎn)1圈代碼如下所示。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		if(STSPIN220_flag)
		{
				HAL_Delay(1000);
//				STSPIN220_Stby(1);//低功耗模式 1開啟低功耗0關(guān)閉低功耗
				STSPIN220_flag=0;		
			if(STSPIN220_Dir_flag==0)
			{
				STSPIN220_Dir_flag=1;
				STSPIN220_setDirection(1);//0反1正
				HAL_Delay(100);
				STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步進(jìn)角為18°，1:30的減速比,細(xì)分2則需要走(360/18)*30*2為一圈	
				HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			}
			else
			{
                
				STSPIN220_Dir_flag=0;
				STSPIN220_setDirection(0);//0反1正
				HAL_Delay(100);
				STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步進(jìn)角為18°，1:30的減速比,細(xì)分2則需要走(360/18)*30*2為一圈	
				HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			}
		}
		HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

審核編輯：湯梓紅