STM32步进电机编码器读取源码

ID:364498 · 发表于 2018-11-9 15:19

STM32F10X  步进电机编码器读取  Hal固件库。

【1】例程简介
  使用定时器功能输出PWM信号到步进电机驱动器，使其驱动步进电机转动。
  编码器用于电机测速。在电机转动一圈时编码器可以输出固定的脉冲数，通过读取编码器
脉冲可以获取当前电机转动状态。
一般处理编码器脉冲有两种方法：
1. T法：计算一定量的脉冲数所用的时间
2. M法：计算一段固定时间内所捕获的脉冲数。

【2】跳线帽情况
编码器             A相  --> PC6
            B相  --> PC7

步进电机驱动器 DIR- --> PB13
            ENA- --> PB14
            PUL- --> PA8
            DIR+ --> +5V
            ENA+ --> +5V
            PUL+ --> +5V

【3】操作及现象
  根据引脚定义方法连接开发板和步进电机驱动器，另外步进电机驱动器和
步进电机的连接自行根据电机和驱动器标识连接，步进电机驱动器需要一个24V的直流
电源供电,编码器是开漏输出.所以需要接上拉电阻才能正常读取数据。接线时注意开发板与步进电机
驱动板“共地”连接,编码器与开发板"共地"连接。使用开发板配套的MINI USB线连接到开发板标示
“调试串口”字样的MIMI USB接口为开发板提供电源。下载完程序之后，开发板持续PWM脉冲给步进
电机驱动器，电机持续转动,同时在串口发送当前编码器捕获值,和速度值.

单片机源程序如下:

/**
******************************************************************************
* 文件名程: main.c
* 作者: 硬石嵌入式开发团队
* 版本: V1.1
* 功能: 步进电机编码测速
*/
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "StepMotor/bsp_STEPMOTOR.h"
#include "usart/bsp_debug_usart.h"
#include "EncoderTIM/bsp_EncoderTIM.h"
#include <string.h>
/* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
/* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
#define SAMPLING_PERIOD 20 // 采样周期;单位20ms
#define TXDCYCLE 1000 // 数据发送周期;单位：ms
#define SAMPLING 0x01 // 采样标记
#define TXD 0x02 // 发送数据标记
#define SPEED_CONSTANT ((((float)(TXDCYCLE)/SAMPLING_PERIOD))/PSPM);//脉冲数转换为mm/s的系数,1秒的脉冲数/1毫米的脉冲数,这里扩大10倍
#define abs(x) ((x)<0?(-x):(x))
#define SENDBUFF_SIZE 60 // 串口DMA发送缓冲区大小
/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
__IO uint16_t time_count=0; // 时间计数，每1ms增加一(与滴答定时器频率有关)
__IO int32_t CaptureNumber=0; // 输入捕获数
__IO int32_t Last_CaptureNumber=0; // 上一次捕获值
__IO static int16_t Speed = 50; // 换算为丝杠上行进的速度,单位为:0.1mm/s所以实际速度是5mm/s
__IO uint16_t SUM_Pulse = 0;
__IO int16_t MSF = 0; // 电机反馈速度
__IO float MMPS = 0; // mm Per Seconed (mm/s)
__IO uint8_t Time_Flag = 0; // 标记时间
uint8_t aTxBuffer[SENDBUFF_SIZE]; // 串口DMA发送缓冲区
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
extern int16_t OverflowCount; //编码器计数溢出计数器
/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
/**
* 函数功能: 系统时钟配置
* 输入参数: 无
* 返回值: 无
* 说明: 无
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 外部晶振，8MHz
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // 9倍频，得到72MHz主时钟
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 系统时钟：72MHz
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB时钟：72MHz
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1时钟：36MHz
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2时钟：72MHz
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000 1ms中断一次
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/100000 10us中断一次
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000 1us中断一次
HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000); // 配置并启动系统滴答定时器
/* 系统滴答定时器时钟源 */
HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
/* 系统滴答定时器中断优先级配置 */
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}
/**
* 函数功能: 主函数.
* 输入参数: 无
* 返回值: 无
* 说明: 无
*/
int main(void)
{
/* 复位所有外设，初始化Flash接口和系统滴答定时器 */
HAL_Init();
/* 配置系统时钟 */
SystemClock_Config();
/* 调试串口初始化 */
MX_DEBUG_USART_Init();
/* 编码器定时器初始化并配置输入捕获功能 */
ENCODER_TIMx_Init();
/* 启动编码器接口 */
HAL_TIM_Encoder_Start(&htimx_Encoder, TIM_CHANNEL_ALL);
/* 步进电机定时器初始化*/
STEPMOTOR_TIMx_Init();
/* 启动定时器 */
HAL_TIM_Base_Start(&htimx_STEPMOTOR);
/* 启动比较输出并使能中断 */
HAL_TIM_OC_Start_IT(&htimx_STEPMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
STEPMOTOR_OUTPUT_ENABLE();
/* 无限循环 */
while (1)
{
//采样和控制周期为20ms
if(Time_Flag & SAMPLING)
{
//获得编码器的脉冲值
CaptureNumber = OverflowCount*65535 + __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_Encoder);
//M法测速度 M法是测量单位时间内的脉数，然后换算成频率，这里不算频率
MSF = CaptureNumber - Last_CaptureNumber;
Last_CaptureNumber = CaptureNumber;
//对速度进行累计,得到1s内的脉冲数
MSF = abs(MSF);
SUM_Pulse += MSF;
MMPS = MSF*SPEED_CONSTANT;//由脉冲数转换为 mm/s, MMPS = (MSF*(TXDCYCLE/SAMPLING_PERIOD))/PSPM;
if(Speed >= MAX_SPEED)//限制最大速度
Speed = MAX_SPEED;
if(Speed <= MIN_SPEED)
Speed = MIN_SPEED;
STEPMOTOR_Motion_Ctrl(CW,Speed);
Time_Flag &= ~SAMPLING;
}
//数据发送周期为1s
if(Time_Flag & TXD)
{
sprintf(aTxBuffer,"捕获值: %d -- 速度: %.2f mm/s\n",CaptureNumber,(float)MMPS);
sprintf(aTxBuffer+strlen((const char*)aTxBuffer),"1s内编码器计数值: %5d \n\0",SUM_Pulse);
HAL_UART_Transmit_DMA(&husart_debug,aTxBuffer,strlen((const char*)aTxBuffer));
SUM_Pulse = 0;
Time_Flag &= ~TXD;
}
}
}
/**
* 函数功能: 系统滴答定时器中断回调函数
* 输入参数: 无
* 返回值: 无
* 说明: 每发生一次滴答定时器中断进入该回调函数一次
*/
void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
// 每1ms自动增一
time_count++;
if(time_count%(SAMPLING_PERIOD) == 0)// 20ms读取一次编码器数值
{
Time_Flag |= SAMPLING;
}
else if(time_count>=TXDCYCLE) //1s发送一次数据
{
Time_Flag |= TXD;
time_count=0;
}
}
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