stm32平衡小车--（1）JGB-520减速电机+tb6612（附测试代码）_jgb520

1、JGB-520编码器减速直流电机

                                   

编码器

这是我用的电机，红色框框中的就是编码器。

编码器是将信号（如比特流）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。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

这是官方给出的，但我们只需要知道这个编码器可以通过电机的转动产生一定的脉冲，从而通过脉冲测出电机的转速和转动方向。后面我们会介绍这个。

JGB-520电机

这种电机一般有6个引脚，有的引脚会与图中顺序不同（我的就是┭┮﹏┭┮）但只要连线正确就行。

这么大一个电机，我们要怎么让它动起来呢？没错，我们肯定需要一个驱动模块——tb6612

2、tb6612电机驱动模块

就是长这个样子：

                                       

这是它的引脚：

                            

3、电机的驱动

tb6612和电机的连接

这是一个电机的引脚连接，另一个电机与此类似。如果只用于电机驱动而不用测速的话，只用接电机的M+和M-即可。

当AIN或BIN产生电势差，电机就会转动。

4、转速的测量

如果我们要让我们的平衡车真的实现平衡，就肯定需要使用PWM驱动电机，然后再使用编码器测量速度，再使用PID算法进行闭环控制。

原理：

接收编码器的A、B相产生的正交信号，根据编码器产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，根据计数方向和编码器的信号关系来指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度，利用脉冲值来计算电机的转动位移

大概就是编码器上会有两个用来产生脉冲的东西，电机每转动一圈，他们会产生相差九十度的相同数量的脉冲，然后会有一个计数器去捕获脉冲的上升沿和下降沿，然后每隔一段时间去读取计数器的值（转动的圈数=计数器的数值/一圈产生的脉冲数），这样就能算出这一段时间转了多少圈，从而算出转速。

定时器的编码器接口模式

可以用来捕获上升沿和下降沿并计数。（Stm32中的定时器只有TIM1-5和TIM8才有编码器接口功能，而且只有CH1通道和CH2通道有用）。

4倍频计数：

采用的是编码器模式3，在TI1和TI2边沿都计数，也就是在一个周期内对A相和B相的上升沿下降沿都计数，一个周期内计4次，所以采用这种模式后,相应的计数值（CNT）就会变成4倍。

线数：

电机转动一圈产生的脉冲数就是线数。比如我的电机线束是30，那么我的电机转一圈就会产生30个脉冲。

5、相关代码的配置

电机的驱动代码如下：

这个没有什么好讲的，大家应该都能看懂。

//moto1,moto2  左轮PWM、右轮PWM
void Set_Pwm(int moto1,int moto2)
{
	if(moto1<0)			AIN2=1,			AIN1=0;
	else 	          AIN2=0,			AIN1=1;
	PWMA=myabs(moto1);
	if(moto2<0)	BIN1=1,			BIN2=0;
	else        BIN1=0,			BIN2=1;
	PWMB=myabs(moto2);	
}
 
int myabs(int a)
{ 		   
	  int temp;
		if(a<0)  temp=-a;  
	  else temp=a;
	  return temp;
}

测速代码：

我左右轮分别使用的TIM2和TIM3，这段代码就是读取计数器的值。

/**************************************************************************
函数功能：单位时间读取编码器计数
入口参数：定时器
返回  值：速度值
**************************************************************************/
int Read_Encoder(u8 TIMX)
{
    int Encoder_TIM;    
   switch(TIMX)
	 {
	   case 2:  Encoder_TIM= (short)TIM2 -> CNT;  TIM2 -> CNT=0;break;
		 case 3:  Encoder_TIM= (short)TIM3 -> CNT;  TIM3 -> CNT=0;break;	
		 default: Encoder_TIM=1;
	 }
		return Encoder_TIM;
}
 
 

PWM的配置

Motor_PWM_Init(7199,0);//不分频,初始化PWM 10KHZ,驱动电机

编码器模式的配置

预分频（psc）一般就为‘0’就好；

重装载值（arr）我这里配置的重装载值为65535，是最大值。这样定时器不会溢出，方便计算。也可以使用别的重装载值：

比如我的电机线数为30，即一圈产生30个脉冲，那么我如果使用编码器模式3的4倍频计数，那么转一圈会计数器值为30*4，如果我设置重装载值为120，那是不是电机每转一圈定时器就会溢出一次，我们再在定时器的溢出中断中加上一个计数器cnt，每次进中断，cnt的值就++，那在采样的时候计数器的值就为：cnt*重装载值+计数器的值

#define ENCODER_TIM_PERIOD (u16)(65535)   //103的定时器是16位 2的16次方最大是65536
 
 
 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  

6、硬件连接

电机A

M+——AO1

M- ——AO2

A   ——PA6

B   ——PA7

VCC——3.3V

GND——GND

电机B

M+——BO1

M- ——BO2

A   ——PA0

B   ——PA1

VCC——3.3V

GND——GND

tb6612

VM——12V

VCC——3.3V

GND——GND

PWMA——PA8

AIN2——PB15

AIN1——PB14

STBY——3.3V

BIN1——PB13

BIN2——PB12

PWMB——PA11

7、完整代码

main.c

#include "stdio.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"	
#include "motor_pwm.h"
#include "encoder.h"
 
 
 int main(void)
 {	
//	u16 led0pwmval=0;    
//	u8 dir=1;	
    uart_init(9600);	     //串口1初始化
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	LED_Init();		  	//初始化与LED连接的硬件接口
    NVIC_Configuration();	//中断优先级
    Motor_Init();       //
	Motor_PWM_Init(7199,0);//不分频,初始化PWM 10KHZ,驱动电机
   	Encoder_Init_TIM2();//TIM2初始化为编码器接口模式
    Encoder_Init_TIM3();//TIM3初始化为编码器接口模式
     
    while(1)
	{ 
//		if(dir)led0pwmval++;
//		else led0pwmval--;	 
// 		if(led0pwmval>300)dir=0;
//		if(led0pwmval==0)dir=1;
//		TIM_SetCompare1(TIM1,led0pwmval);
        Set_Pwm(6000,7000);
        printf("%d\t",Read_Encoder(2));
        printf("%d",Read_Encoder(3));
        printf("\r\n");
        delay_ms(1000);
        Set_Pwm(-5000,-4000);
        printf("%d\t",Read_Encoder(2));
        printf("%d",Read_Encoder(3));
        printf("\r\n");
        delay_ms(1000);
        
	} 
}
 

encoder.c

#include "encoder.h"
 
void Encoder_Init_TIM2(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定时器4的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口时钟
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM2,0);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); 
}
/**************************************************************************
函数功能：把TIM3初始化为编码器接口模式
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void Encoder_Init_TIM3(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//使能定时器4的时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PB端口时钟
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;	//端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOB
  
  TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // 预分频器 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; //设定计数器自动重装值
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//选择时钟分频：不分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM向上计数  
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//使用编码器模式3
  TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
  TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);//清除TIM的更新标志位
  TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
  //Reset counter
  TIM_SetCounter(TIM3,0);
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); 
}
 
/**************************************************************************
函数功能：单位时间读取编码器计数
入口参数：定时器
返回  值：速度值
**************************************************************************/
int Read_Encoder(u8 TIMX)
{
    int Encoder_TIM;    
   switch(TIMX)
	 {
	   case 2:  Encoder_TIM= (short)TIM2 -> CNT;  TIM2 -> CNT=0;break;
		 case 3:  Encoder_TIM= (short)TIM3 -> CNT;  TIM3 -> CNT=0;break;	
		 default: Encoder_TIM=1;
	 }
		return Encoder_TIM;
}
 
 

encoder.h

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H
#include <sys.h>	 
 
 
#define ENCODER_TIM_PERIOD (u16)(65535)   //103的定时器是16位 2的16次方最大是65536
 
 
void Encoder_Init_TIM2(void);
void Encoder_Init_TIM3(void);
int Read_Encoder(u8 TIMX);
#endif

motor_pwm.c

#include "motor_pwm.h"
#include "led.h"
 
 
 
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void Motor_Init(void)	//IN引脚初始化
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;	//端口配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      //推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     //50MHZ
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					      //根据设定参数初始化GPIOB 
	AIN1=0,AIN2=0;
	BIN1=0,BIN1=0;
}
void Motor_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)	//PWM引脚初始化
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// 
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能
    //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH1 CH4的PWM脉冲波形
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11; //TIM_CH1 //TIM_CH4
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                            //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr >> 1;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
	TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx
 
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);	//MOE 主输出使能	
 
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能	 
	TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能	 
	
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
	
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM1
}
//moto1,moto2  左轮PWM、右轮PWM
void Set_Pwm(int moto1,int moto2)
{
	if(moto1<0)			AIN2=1,			AIN1=0;
	else 	          AIN2=0,			AIN1=1;
	PWMA=myabs(moto1);
	if(moto2<0)	BIN1=1,			BIN2=0;
	else        BIN1=0,			BIN2=1;
	PWMB=myabs(moto2);	
}
 
int myabs(int a)
{ 		   
	  int temp;
		if(a<0)  temp=-a;  
	  else temp=a;
	  return temp;
}

motor_pwm.h

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
#include "sys.h"	 
 
#define PWMA   TIM1->CCR1  //PA8  PWMA  TIM1_CH1
#define AIN2   PBout(15)
#define AIN1   PBout(14)
 
#define PWMB   TIM1->CCR4  //PA11 PWMB  TIM1_CH4
#define BIN1   PBout(13)
#define BIN2   PBout(12)
 
void Motor_Init(void);
void Motor_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
int myabs(int a);
void Set_Pwm(int moto1,int moto2);
 
#endif