stm32精密控制步进电机(基础篇）

众所周知，步进电机由于使用脉冲控制，会比直流电机的控制稍难一些，但开环控制时也更加稳定。

落到做项目的时候，目前来说我都会先考虑步进电机，再去考虑直流，无刷这样的电机。包括毕设时所用的机械臂也是用3个42步进电机控制自由度，剩下一个八线四相步进电机byj-28作为末端夹爪的电机。

技术系列的文章都是在总结和捋顺我自己得到的一些经验，如有错漏欢迎讨论

控制原理

定时器中断完成脉冲计数与脉冲引脚翻转，脉冲等于设定脉冲后关闭定时器中断，重新控制步进电机时，打开相应定时器中断即可。

简单的速度控制方法

1.通过改变arr和psc的值来改变速度，其中arr控制电机转速，psc控制电机计数频率。以stm32f103为例，单片机主频为72M，说明每1000个时钟周期产生一次中断，并将输入时钟的频率分频为720倍。arr和psc值越小，速度越大。

2.通过改变步进电机驱动器的细分数，细分数越小，速度越大，步进电机步距角1.8度，转一圈需要200个脉冲，所以最小细分数是200，细分数为400的时候步进电机转动0.9度，细分数800时步进电机转动0.45度，以此类推。

3.PWM方式调速，这个方式我最初会用，后面发现在实际应用中，使用脉冲计数显然更好控制一些。

注：速度较快时步进电机可能丢转，或者是和目标位置有较大差距，所以速度要控制在合适范围内

由脉冲数计算运动距离（丝杠滑台步进电机）

假设步进电机细分数为800，步距角为1.8度，可知步进电机每次脉冲都会运动0.45度，假设丝杠螺距为5mm，说明步进电机每转一整圈就会让滑台向前运动5mm，此时：

步进电机每完成800个脉冲就会让滑台向前运动5mm

如果需要移动100mm，需要16000个脉冲

由脉冲数计算运动距离（同步轮或者齿轮）

在机械臂这样的项目里，没有丝杠这么直观的距离换算方式，以下是我选用的方式：

不算直线距离，只把角度换算成脉冲。

通过正解或逆解，输入末端位置xmm,ymm,zmm后换算成机械臂需要运动的角度，后查看大小齿轮传动比。

假设步进电机齿轮齿数是9，机械臂齿数是32：

void angle_to_pulse(void)
{
    pulse_we_need = (low*9/32) / per_angle;
    pulse2_we_need = (rot*9/32) / per_angle;
    pulse3_we_need = (high_all*9/32) / per_angle;
    printf("normalized low_pulse: %d, rot_pulse: %d, high_all_pulse: %d\r\n", pulse_we_need, pulse2_we_need, pulse3_we_need);  // 调试输出
}

硬件连接

使用步进电机驱动器（其他方法会放在之后介绍）,PUL-引脚控制脉冲，DIR-引脚控制方向，另外两个引脚DIR+和PUL+引出到5v，用于引脚供电，使能引脚可接可不接。

VCC和GND常接开关电源，为步进电机驱动器供电。由图片也能看出来，它可以承受9~42V的直流电压。

B+,B-,A+,A-是步进电机的接线

判断步进电机AB同相/异相的方式

一般步进电机上会有接线方式:

如果标签被撕毁，没有办法辨认，可以把四根步进电机的线两两相连，如果两条线连上之后很难拧动螺杆，说明两线同相。

控制代码解析

在中断内完成引脚翻转和中断标志位的清除

在这里面，GPIO_PIN_SET是1，GPIO_PIN_RESET是0，为了保证只运行一次相关状态，x为其他值时都保持引脚下电的状态，举个例子：MOTER1(0)、MOTER2(0)......

在这个枚举类型定义中：

• GPIO_PIN_RESET 被定义为 0u，表示 GPIO 引脚处于低电平状态。

• GPIO_PIN_SET 表示 GPIO 引脚处于高电平状态。

• 这种枚举类型定义常常用于创建相关常量值

在主函数中设置和重置好定时器标志位，pulse计数值后，可以通过重新开启中断的方式完成定时器计数，方向引脚上电和脉冲引脚翻转

这个函数可以设置初始速度，改变arr和psc的值，使能定时器时钟，使能定时器，设置中断优先级，是一个比较重要的定时器初始化函数