STM32机器人控制开发教程No.1驱动电机（基于HAL库）02 机器人小车电机驱动开发——让小车跑起来！ 03 用舵机进行转向04 转向效果演示

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我是靠谱客的博主隐形悟空，最近开发中收集的这篇文章主要介绍STM32机器人控制开发教程No.1驱动电机（基于HAL库）02 机器人小车电机驱动开发——让小车跑起来！ 03 用舵机进行转向04 转向效果演示，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

01 前言

本教程使用的机器人控制板拥有4个带编码器的电机接口，4个舵机接口，串口通信接口、SWD下载调试接口、航模遥控接口、USB5V输出接口以及方便与树莓派直接连接的40PIN接口等，板载资源丰富，方便调试！可以控制两轮、四轮差速及阿克曼转向机器人/小车。

驱动板的正面：

驱动板的反面：

与树莓派连接的效果，省去额外的串口通信连线及电源线，化繁为简：

02 机器人小车电机驱动开发——让小车跑起来！

使用STM32CubeMX配置工程文件。STM32CubeMX是意法半导体（ST）官方推荐的STM32芯片图形化配置工具，使用者可以使用图形化向导生成基于HAL库的初始化代码，大大减轻了开发前期的初始化配置需要的时间，极大的提高了开发者的效率！

第一步：

打开STM32CubmeMX，选择新建NewProject，并选择使用的芯片型号，机器人控制板使用的芯片为STM32F103RCT6。

第二步：

进行芯片的初始化配置。

在左栏的System Core中选择RCC时钟设置，选择高速时钟并且使用外部晶振

在SYS中进行调试的配置，在Debug下拉中选择Serial Wire，此处时钟源选择SysTick即可。

在Clock Configuration中进行时钟树的设置，将HCLK的频率设置为72MHz，输入72并回车确认即可，软件会自动完成内部倍频的设置。

前两步操作在大部分STM32的裸机开发过程中均可适用，当加入RTOS时需要注意系统时钟源的选择。

第三步：

完成上述两步后，就可以根据NANO驱动板的原理图，找到对应的接口进行配置，开始驱动电机！

本次设计的机器人控制板自带TB6612FNG电机驱动芯片，通过TB6612FNG芯片可以驱动电机完成正反转以及PWM调速的功能。

如图左边绿框为连接电机的输出引脚，右边红框内为连接STM32的驱动引脚，1个TB6612FNG芯片可以实现对两路电机的控制。在原理图中找到STM32对应的引脚，进行初始化的配置。

在STM32CubeMX中找到PC6、PC7引脚，选择作为定时器8的通道1和通道2使用，当未完成初始化配置时，管脚的颜色为黄色，完成相关的初始化配置后，管脚颜色变为绿色。

在左栏的Timers中选择TIM8，Clock Source选择内部时钟Internal Clock，然后选择打开通道1与通道2的PWM输出模式，在下方的参数设置中填入预分频数（psc）和自动重装载值（arr），输出的PWM频率

frequency=sysclk/（psc+1）*（arr+1）

在本次测试中，根据使用的减速电机，设置PWM的输出频率为18KHz，根据上述公式可以计算得到，并将两个通道都设置为PWM1模式

18,000=72,000,000/（3+1）*（999+1）

完成相应的初始化配置后，可以看到右边的PA6和PA7管脚已经变为绿色。

配置完定时器后，还需要配置用于控制电机正反转的两组引脚，分别为AIN1和AIN2、BIN1和BIN2，对应为STM32的PC0~PC3管脚，将其配置成为普通的输出管脚即可。

第四步：

生成工程文件

切换到Project Manager界面，自定义工程名称，工程存放路径等，这里选择使用ST官方的STM32CubeIDE作为程序开发。

第五步：

编写电机驱动程序

使用STM32CubeIDE打开生成的工程文件，在USER CODE BEGIN 0下编写电机控制的相关函数

/**
*    @brief 控制电机进行正转、反转、停止
*    @param None
*    @retval None
*/
void LeftMotor_Go() //左电机正转 AIN输出相反电平  BIN也输出相反电平
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN1,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN2,GPIO_PIN_RESET);
}
void LeftMotor_Back()  //左电机反转
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN1,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN2,GPIO_PIN_SET);
}
void LeftMotor_Stop()  //左电机停止 AIN和BIN输出相同电平
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN1,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,AIN2,GPIO_PIN_RESET);
}
void RightMotor_Go() //右电机正转 AIN输出相反电平  BIN也输出相反电平
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN1,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN2,GPIO_PIN_RESET);
}
void RightMotor_Back()  //右电机反转
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN1,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN2,GPIO_PIN_SET);
}
void RightMotor_Stop()  //右电机停止 AIN和BIN输出相同电平
{
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN1,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(Dir_Port,BIN2,GPIO_PIN_RESET);
}

/**
*    @brief 控制电机进行速度控制
*    @param 运动方向，左右电机的PWM值
*    @retval None
*/
void MotorControl(char motorDirection,int leftMotorPWM, int rightMotorPWM)
{
    switch(motorDirection)
        case 0:
            LeftMotor_Go();
            RightMotor_Go();
         __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,leftMotorChannle,leftMotorPWM);
         __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,rightMotorChannle,rightMotorPWM);break;
    case 1:
        LeftMotor_Bcak();
        RightMotor_Back();
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,leftMotorChannle,leftMotorPWM);
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,rightMotorChannle,rightMotorPWM);break;
    case 2:
        LeftMotor_Stop();
        RightMotor_Stop();
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,leftMotorChannle,0);
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor_TIM,rightMotorChannle,0);break;
    default:break;
}

驱动的部分主函数如下：(以下示例省略了由STM32CubeMX自动生成的配置函数，具体驱动参考例程文件)

int main()
{
    while(1)
    {
      MotorControl(0,500,500); //直行
      HAL_Delay(2000);
      MotorControl(2,0,0); //停止
       HAL_Delay(2000)
      MotorControl(1,500,500); //后退
        HAL_Delay(2000);
      MotorControl(0,0,200);  //前进左转
        HAL_Delay(2000);
      MotorControl(0,200,0);  //前进右转
        HAL_Delay(2000);
      MotorControl(1,0,200);  //左转退回
        HAL_Delay(2000);
      MotorControl(1,200,0);  //右转退回
        HAL_Delay(2000);
    }
}

第六步：

将调试好的程序下载到机器人控制板上并驱动小车动

使用ST-LINK或J-LINK 连接驱动板上的SWD接口，将程序烧写到板上，按下复位键，将小车置于平地上，就可以看到小车按照代码的设定开始跑动了！

03 用舵机进行转向

上述驱动例程是根据左右两轮速度差（差速）完成左转弯和右转弯功能

但不要忘了NANO驱动板上还具有舵机接口！因此小车的转弯也可以通过舵机实现，加入舵机的控制只要对驱动稍作修改即可！下面为大家讲解如何驱动阿克曼小车。

打开STM32CubeMx，找到舵机对应接口，将其设置为PWM输出模式

一般舵机的控制频率为50Hz~100Hz，即10ms~20ms，我们可以根据上文提到的频率计算方法，设置需要的PSC和ARR值，将其控制频率设置为50Hz，即20ms。

72,000,000/（719+1）*（1999+1）=50Hz

舵机的控制角度在0° ~ 180°，脉宽范围为0.5ms ~ 2.5ms，通过计算，将期望转动的角度值转化为PWM的占空比，将90°作为中位值，即左转范围为0° ~ 90°，右转范围为90° ~ 180°。

void Set_Servo_angle(TIM_HandleTypeDef * htim,uint32_t Channel,uint8_t angle)
{
    uint16_t compare_value=0;
    if(angle <= 180)  //限制角度为180°
    {
        compare_value=0.5*2000/20+angle*2000/20/90;  //角度转化为数值
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, Channel, compare_value);
    }

驱动的部分主函数如下：(以下示例省略了由STM32CubeMX自动生成的配置函数，具体驱动参考例程文件)

int main()
{
    MotorControl(0,500,500); //设定电机初始速度
    while(1)
    {
        Set_Servo_angle(&htim4,TIM_CHANNEL_3,60); //左转30°
        HAL_Delay(2000);
        Set_Servo_angle(&htim4,TIM_CHANNEL_3,90);  //方向回正
        HAL_Delay(2000); Set_Servo_angle(&htim4,TIM_CHANNEL_3,120);    //右转30° 
        HAL_Delay(2000);
    }
}