2019年05月27日 | STM32输出可控数量与频率的脉冲

最近在准备电赛做往年的题目，遇到了使用步进电机作为执行器的题目，步进电机有固定的步距角，所以每圈有固定的步数，比如我现在使用的步进电机的步距角为1.8度，所以说转一圈需要走200步，我使用的步进电机驱动器可以进行16细分，这样每转一圈就需要3200步。而这个驱动器使用脉冲来进行控制，每收到一个脉冲就会走一步，所以如果可以每次精确的控制输出的脉冲数，那么在不失步的情况下可以精确控制步进电机转过的角度。

    关于脉冲输出的控制我查阅网上资料后发现有五种方法

    1、单脉冲法，需要一个脉冲中断一次，中断次数多，影响效率

    2、一个定时器输出PWM，另一定时器进行中断计数，与方法1一样，同样需要频繁的中断

    3、用主从定时器门控方式，比较繁琐

    4、用一个定时器（从）作为另一个定时器（主）的外部时钟触发源

    5、高级定时器T1、T8的重复计数方式，RCR计数中断，看手册好像这种方式最简单，能满足一部分人要求，缺点是寄存器只有8位，最多实现255个脉冲计数输出。

    这里我使用了第四个方法。

    pulse.h

#ifndef __PUSEL_H

#define __PUSEL_H

#include "sys.h"

void TIM1_config(u32 Cycle);

void TIM2_config(u32 PulseNum);

void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum);

#endif

    pulse.c

#include "pulse.h"

/***********************TIM1初始化函数*************************/

/****参数：****************************************************/

/******u32 Cycle用于设定计数频率（计算公式：Cycle=1Mhz/目标频率）/

/****返回值：**************************************************/

/******无*****************************************************/

void TIM1_config(u32 Cycle)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_TIM1 , ENABLE); //时钟使能

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;                   //TIM1_CH4 PA11

    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 = Cycle-1;                 //使用Cycle来控制频率（f=72/(71+1)/Cycle）  当Cycle为100时脉冲频率为10KHZ                           

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71;                    //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值                                                     

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //设置时钟分割：TDTS= Tck_tim            

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数，一定要=0！！！（高级定时器特有）

    TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);                                       

    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 = Cycle/2-1;                    //设置待装入捕获寄存器的脉冲值（占空比：默认50%，这可也可以调节如果需要的话将它作为一个参数传入即可）                                   

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;      //输出极性       

    TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);        //使能通道4                                                 

    TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM1, TIM_MasterSlaveMode_Enable); //设置为主从模式

    TIM_SelectOutputTrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update); //选择定时器1的触发方式（使用更新事件作为触发输出）

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);               //使能通道4预装载寄存器               

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE);                             //使能TIM1在ARR上的预装载寄存器       

}

/***********************TIM2初始化函数*************************/

/****参数：****************************************************/

/******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/

/****返回值：*************************************************/

/******无*****************************************************/

void TIM2_config(u32 PulseNum)

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能定时器2的时钟

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PulseNum-1;    //脉冲数

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =0;    

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);  

    TIM_SelectInputTrigger(TIM2, TIM_TS_ITR0); //选择定时器2的输入触发源（内部触发（TIM1））

    TIM2->SMCR|=0x07;                                  //设置从模式寄存器（SMS[2:0]:111 外部时钟模式1） 

    TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,DISABLE); //更新中断失能

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;        

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;     

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //定时器2中断初始化

}

/************************脉冲输出函数**************************/

/****参数：****************************************************/

/******u32 Cycle用于设定计数频率（计算公式：Cycle=1Mhz/目标频率）/

/******u32 PulseNum用于设定输出脉冲的数量（单位：个）************/

/****返回值：**************************************************/

/******无*****************************************************/

void Pulse_output(u32 Cycle,u32 PulseNum)

{

    TIM2_config(PulseNum); //设置脉冲数量

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能TIM2（从定时器）

    TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); //清除中断标志位

    TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); //使能更新中断

    TIM1_config(Cycle); //使能定时器1（主定时器）

    TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //使能定时器1

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE);    //高级定时器一定要加上，主输出使能

}

/********************定时器2的中断服务函数**********************/

/****参数：****************************************************/

/******u32 PulseNum用于设定脉冲数量****************************/

/****返回值：*************************************************/

/******无*****************************************************/

/****函数说明:************************************************/

/*当TIM的CNT寄存器的值到达设定的Update值会触发更新中断，此时设定的脉冲数已输出完毕，关闭TIM1和TIM2*/

void TIM2_IRQHandler(void) 

{ 

    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) //TIM_IT_Update

    { 

        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清除中断标志位 

        TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE);  //主输出使能

        TIM_Cmd(TIM1, DISABLE); //关闭定时器 

        TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //关闭定时器 

        TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, DISABLE); //关闭TIM2更新中断

    } 

} 

    main.c

#include "sys.h"

#include "delay.h"

#include "led.h"

#include "usart.h"

#include "pulse.h"

int main()

{

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2

delay_init();     //延时函数初始化

uart_init(9600); //9600  

led_init();

while(1)

{

LED=1;

delay_ms(500);

LED=0;

delay_ms(500);

Pulse_output(100,3200);

}

}

    脉冲频率10KHz，每经过1s会输出3200个脉冲，步进电机会转1周。

    经过测试，可以快速输出可控频率和数量的脉冲，控制效果也良好，具体实用效果还需要在项目中运用后再更新。