【STM32】实战2—用STM32产生PWM信号驱动舵机MG996R（一）

1 实验预期效果

        完成舵机的90度旋转（不通过串口控制）。

2 硬件学习

2.1 舵机MG996R

        某宝店家提供资料如下：

        【注：上图中左右所取0度参考位置不同，后文以左侧为准】

        根据对应数值可得脉冲宽度与转动角度的关系式为：脉冲宽度 = 0.5 + 角度值A / 90°

        所以可得占空比公式：占空比 = (0.5 + A / 90) / 20

        有博客舵机使用笔记（mg996 + stm32角度控制代码）_广东老周的博客-CSDN博客_mg996r舵机控制归纳如下：

        ① PWM信号周期：20000us； 

        ② 0度时，高电平时长：500us；

        ③ 180度时, 高电平时长：2500us；

        ④ 每增加1 °，需增加高电平时长：(2500-500)÷180 = 11.1us；

        ⑤ 某角度值A，需要的总高电平时长：(A x 11.1 + 500)us； 

3 STM32CubeMX的相关配置与接线

3.1 配置定时器TIM3

        由博客【STM32】7—通用定时器 & 时钟树学习_kokoのadventure的博客-CSDN博客的2.2部分分析可知，TIM3内部时钟来源是PCLK1 = 84MHz，预分频系数（PSC）设置为：83（即84 - 1），则84 000 000 / 84 = 1MHz，即每秒计数1M次，即每秒产生个脉冲。

        【注：当每秒产生个脉冲时，Counter Period（ARR）和Pulse在数值上正好与各自单位为us的持续时间相当，因为us与s的数量级刚好差】 

        为使每20ms产生1次PWM信号（舵机控制需要一个20ms的时基脉冲，即其频率为50Hz），则经过20 000（即0.02/1 * ）次脉冲就应重新开始计数，则自动重装值（AutoReload Register，简称ARR）为19 999（即20 000 - 1）。

【PWM相关概念这篇博客讲的很清楚：stm32输出比较PWM_小聪不想秃头的博客-CSDN博客_stm32输出pwm最大频率】

【博客STM32F407+CubeMX-使用TIM产生PWM信号_Wallace Zhang的博客-CSDN博客_cubemx 生成pwm的2.3部分对Counter Period与Pulse有清晰直观的解释】

3.2 stm32原理图

3.3 舵机与STM32的接线方式

+5V —— 5V        （0V）GND —— GND       （PWM）信号线 —— PA6

4 代码编写与实验效果

4.1 函数理解

/**

  * @brief 启动PWM信号的生成。

  * @param htim TIM handle

  * @param Channel 要启用的TIM通道

  *该参数可以是以下值之一。

  * @arg TIM_CHANNEL_1: 选择的TIM通道1

  * @arg TIM_CHANNEL_2: 选择的TIM通道2

  * @arg TIM_CHANNEL_3: 选择的TIM通道3。

  * @arg TIM_CHANNEL_4: 选择的TIM通道4

  * @retval HAL status

  */

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)

 /**

  * @brief 在运行时设置TIM捕获比较寄存器的值，而不需要调用另一个time ConfigChannel函数。

  * @param __HANDLE__ TIM handle.

  * @param __CHANNEL__ 要配置的TIM通道。

  *该参数可以是以下值之一。

  * @arg TIM_CHANNEL_1: 选择的TIM通道1。

  * @arg TIM_CHANNEL_2: 选择的TIM通道2

  * @arg TIM_CHANNEL_3：选择的TIM通道3。

  * @arg TIM_CHANNEL_4: 选择的TIM通道4。

  * @param __COMPARE__指定捕获比较寄存器的新值。

  * @retval 无

  */

__HAL_TIM_SET_COMPARE(__HANDLE__, __CHANNEL__, __COMPARE__) 

【相关库函数见【STM32】HAL库学习 3—hal_time_kokoのadventure的博客-CSDN博客】 

4.2 代码编写

        ① 控制数（即__COMPARE__）= 占空比 * 时基脉冲数（此处应为20 000） - 1

        ② 占空比 = (0.5 + 角度值A / 90) / 20

        所以，可得表：

以下基于博客STM32CubeMX-定时器产生PWM驱动舵机_Top嵌入式的博客-CSDN博客_cubemx 舵机的代码进行改写：

/* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1);

/* USER CODE END 2 */  

/* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,500-1);     //0度

HAL_Delay(1000);

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_1,1500-1);    //90度

HAL_Delay(1000);

  }

  /* USER CODE END 3 */

4.3 实现效果

舵机90度旋转

5 后记

还存在诸多问题：

硬件上：舵机转到指定角度后会左右晃动几下，有时达不到指定角度就返回零度。