【学习记录】HT32F52352舵机控制_怎么让舵机自动复位

前言

    本文章仅作为我学习的一次记录，本人的技术还不够成熟，可能无法对工程技术上做太多指导。
    工程为基于HT32F52352的智能物联网宠物喂食机系统，通过HT32控制舵机工作，完成饲料的投喂。

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一、舵机介绍

1、舵机的分类

    按照舵机内部的控制电路不同，可以分为模拟舵机和数字舵机。
    模拟舵机：模拟舵机内部为纯模拟电路，需要通过一直发送一定频率和占空比的PWM信号才能转动至规定的角度；
    数字舵机：数字舵机内部集成有微控制器模块，在接收了一次PWM信号后即可转动至规定角度。

    按照舵机内部的机械材质，可以分为塑料齿舵机和金属齿舵机。
    塑料齿舵机：内部齿轮结构为塑料制成，重量轻，价格低，但舵机扭矩一般较小，例如SG90； 
    金属舵机：内部齿轮为金属制成，重量大，扭矩大，但价格也相对更高；

    按照舵机的旋转角度范围，可以分为180°舵机和360°舵机。
    180°舵机：可以控制旋转角度、有角度定位；上电后舵机自动复位到0°，通过一定参数的脉冲信号控制它的角度。
    360°舵机：不可控制角度，只能顺/逆时针旋转、停止、调节转速。无角度定位，因为这是为360°任意旋转的，所以无0°，上电不会复位到0°；通过一定参数的脉冲信号控制它的旋转。

    此外，舵机在不同的应用场景和使用途径上还有很多种分类，目前我还没有更多的使用需求，因此了解不多，感兴趣的朋友可以自行查阅。

2、舵机的工作原理

    在很多教程中都讲过，想要控制舵机转动，就需要发送一定周期 (频率) 和脉冲宽度 (占空比) 的PWM波，周期一般为20ms(即频率为50Hz)，脉冲宽度为0.5ms~2.5ms(即占空比为2.5%~12.5%),但我对为什么需要这两个参数的PWM波产生了疑问；

    舵机内部存在一个基准电路，能够产生一个周期为20ms，脉冲宽度为1.5ms的基准信号；舵机内部还有一个比较器，能够将我们的输入信号和基准信号做对比，对比产生了信号差，信号差的正负决定了舵机的转动方向，信号差的大小决定了转动的角度大小；                                                      这是我在别的博主的文章中找到的答案(34条消息) 单片机——SG90舵机工作原理_掏一淘哆啦A梦的奇妙口袋的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/qq_41873236/article/details/116353829?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522167858272216800226577641%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=167858272216800226577641&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~hot_rank-1-116353829-null-null.142%5Ev73%5Epc_search_v2,201%5Ev4%5Eadd_ask,239%5Ev2%5Einsert_chatgpt&utm_term=%E8%88%B5%E6%9C%BA%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86&spm=1018.2226.3001.4187

    对于通过输出多少占空比的PWM脉冲信号，用下面这张图就能够很明了的解释了;0.5ms~2.5ms之间对应的都是连续的角度值，此处只是表现了特定角度的典型值。

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二、代码编写 

    了解完舵机的工作原理之后，就可以选择好需要的舵机，进行代码的编写了。

1、舵机选择

    本项目中，我对舵机的需求是重量轻，体积小，力矩不需要太大，因此我使用的是常用的Sg90。

 2、硬件连接

    舵机连接

    红线---------VCC
    棕线---------GND
    橙线---------信号线
    在本程序中，我使用的是通用定时器GPTM1，通道CH0，对应复用引脚为PC10，因此信号线与PC10相连。

3、代码编写

    HT32与STM32的程序思路相类似，可以在一定程度上参考STM32的程序。

    1、定时器初始化

    pwm.h

#ifndef _STEERING_H
#define _STEERING_H
 
#include "ht32f5xxxx_usart.h"
#include "ht32_board_config.h"
#include "delay.h"
 
void PWM_Init(void);
 
#endif

    pwm.c

/**************************************************************************
* @brief 定时器初始化函数
* @param void
* @retval None
*************************************************************************/
void PWM_Init(void)
{
	{ /* Enable peripheral clock                                                                        
      */
   CKCU_PeripClockConfig_TypeDef CKCUClock = {{ 0 }};
	CKCUClock.Bit.PC               = 1;    //PC端口时钟开启
   CKCUClock.Bit.GPTM1            = 1;    //通用定时器GPTM1时钟开启
   CKCUClock.Bit.AFIO             = 1;    //复用功能时钟开启
   CKCU_PeripClockConfig(CKCUClock, ENABLE);
   }
	
	{ /* Configure AFIO mode as TM function                                                            
      */
   AFIO_GPxConfig(GPIO_PC, AFIO_PIN_10, AFIO_MODE_4);    //将GPTM1_CH0映射到PC10
   }
 
	{ /* Time base configuration                                                                            
      */
   TM_TimeBaseInitTypeDef TimeBaseInit;
 
   TimeBaseInit.Prescaler = 4800 - 1;    //Timer Clock = CK_AHB/HTCFG_PWM_TM_PRESCALER
   TimeBaseInit.CounterReload = 200 - 1;
	TimeBaseInit.RepetitionCounter = 0;
   TimeBaseInit.CounterMode = TM_CNT_MODE_UP;    //设置为向上计数
   TimeBaseInit.PSCReloadTime = TM_PSC_RLD_IMMEDIATE;    //立即重装载
   TM_TimeBaseInit(HT_GPTM1, &TimeBaseInit);
	TM_CRRPreloadCmd(HT_GPTM1, ENABLE);    //使能CRR寄存器预装载值
 
   /* Clear Update Event Interrupt flag since the "TM_TimeBaseInit()" writes the UEV1G bit */
   TM_ClearFlag(HT_GPTM1, TM_FLAG_UEV);
   }
	
	{ /* Channel n output configuration                                                        
      */
   TM_OutputInitTypeDef OutInit;
		
   OutInit.Channel = TM_CH_0;
   OutInit.OutputMode = TM_OM_PWM1;        //模式设置为PWM1，不同的模式可以查看数据手册
   OutInit.Control = TM_CHCTL_ENABLE;      //GPTM通道使能
   OutInit.ControlN = TM_CHCTL_DISABLE;                  //与上一行功能相同，可以不写
   OutInit.Polarity = TM_CHP_INVERTED;     //GPTM通道极性为高电平有效
	OutInit.PolarityN = TM_CHP_NONINVERTED;               //与上一行功能相同，可以不写       
   OutInit.Compare = 195;                  //初始角度为0°
 
   /* Compare值的设置
        PWM基本原理可以简单理解为，计数器CNT的值与重装载CRR的值相比较，在向上计数模式下，CNT的值=CRR的值时，通道电平为有效电平，即为高电平，其余时间为低电平；
        若想要舵机转动，就要控制占空比，此处我的CRR值为200，0°对应占空比为2.5%，故compare的值为200-200*2.5% = 195；若想转动90°，则compare的值为200-200*7.5% = 185 
   */
   
	TM_OutputModeConfig(HT_GPTM1, TM_CH_0, TM_OM_PWM1);
	TM_OutputInit(HT_GPTM1,&OutInit);
 }
	
	//PWM ENABLE
	TM_Cmd(HT_GPTM1, ENABLE);    //最后一定要记得使能GPTM
}

2、主函数调用

main.c

#include "ht32.h"
#include "ht32_board.h"
#include "delay.h"
#include "time.h"
#include "steering.h"
 
int main()
{
//	MY_USART_Init();    		 //USART1 Initial
//	USART0_Init();   		   	 //USART0 Initial
//	ESP8266_Start_Trans();       //ESP8266 Initial
	PWM_Init();              //PWM Initial    
	
	while(1)
	{
		TM_SetCaptureCompare(HT_GPTM1,TM_CH_0,195);//对应0度
		delay_ms(1000);
		TM_SetCaptureCompare(HT_GPTM1,TM_CH_0,185); //对应90度
		delay_ms(1000);
	}
}

    在主函数中通过函数不断改变PWM的占空比即可实现舵机的转动。