[STM32] HALライブラリPWM制御モーター速度とエンコーダー読み取り（超詳細）

  みなさん、こんにちは。Xiaozhengです。この記事では、PWM制御モーターとエンコーダーがモーター速度を読み取るためのSTM32CubeMX構成プロセスについて詳しく説明し、HALライブラリーを学習しようとしている友人がSTM32CubeMXの構成方法をよりよく理解できるようにします。

モータードライブとエンコーダーを理解していない小さなパートナーがいる場合は、以下を参照してください。
モータードライブの説明：[バランスカーの生産]（2）モータードライブ（超詳細な説明）
エンコーダーの説明：[バランスカーの生産]（3）エンコーダー説明（超詳細）

  次の記事では、モーター速度のPIDアルゴリズム閉ループ制御（HALライブラリ）の使用について紹介します。

  言うまでもありませんが、今日から学び始めましょう！

1.ハードウェアの準備

（1）必要なハードウェア

• チップ：STM32F103RCT6
• ドライブ：モータードライブボードまたはTB6612（モータードライブチップ）
• バッテリー：12Vリボバッテリー
• モーター：エンコーダー付きモーター
• ホイール：メカナムホイールを使用しています

（2）ハードウェア接続：

• PA8-モータードライブボードPWM1
• GND-モータードライブボードPWM2
  （ここでは、反転する場合はPWM1が接地され、PWM2はPA8に接続されます。両方を車のPWMピンに接続する必要がある場合は、正回転：PWM1は特定のデューティサイクル、PWM2デューティサイクルは0）
• PA9（USART1_RX）-シリアルポートTXに接続します
• PA10（USART1_TX）-シリアルポートRXに接続します
• PB6-エンコーダA
• PB7-エンコーダB

2. STM32CubeMX構成：

1.1使用したツール：

• チップ：STM32F103RCT6
• IDE：MDK-Keilソフトウェア
• STM32F1xxHALライブラリ

1.2知識の要約：

• STM32CubeMXはTIMx、USARTルーチンを作成します
• Keilソフトウェアプログラミング

1.3プロジェクトの作成
1.チップセレクト
  チップ：STM32F103RCT6（独自のボードに応じて選択）

2. RCCを
  設定し、高速外部クロックHSEを設定し、外部クロックソースを選択します

3. LED1の構成
  使用しているボードのLED1ピンはPD2で、初期レベルはハイです。目的は、ライトのオンとオフを観察して、タイマー割り込みに入ったかどうかを判断することです。

4. USART1は
  非同期の送受信を構成し、デフォルトのボーレートは115200ビット/秒です。

5. PWM構成で
  は、タイマー1のチャネル1とチャネル4（TIM1_CH1とTIM1_CH4）、周波数10KHzを使用します。

6.タイマー割り込み設定
  はタイマー2（TIM2）を使用し、周期は10msに設定されます。つまり、タイマー割り込みは10msに1回入力されます。

  更新タイマー割り込みをオンにする

7.エンコーダ構成
  STM32にはエンコーダ構成が付属しており、タイマー4（TIM4_CH1およびTIM4_CH2）を使用して、更新タイマー割り込みを開きます。

8.割り込み優先度の設定
  エンコーダ割り込みはタイミング10msの割り込み内に発生するため、エンコーダ割り込みのプリエンプション優先度はタイミング10msより大きくする必要があります。

9.構成クロック
  F1シリーズチップシステムクロックは72MHzです

10.プロジェクト作成の最終ステップ

• プロジェクト名を設定する
• IDEを選択してください

11.出力ファイル

• ②場所：使用したファイルの.cと.hをコピーします
• ③Office：各関数は独立した.cファイルと.hファイルを生成します

12.プロジェクトファイルを作成し、
  [コードの生成]をクリックしてプロジェクトを作成します

13.ダウンロードツールを構成します。
  ここでは、ダウンロードを確認して直接実行してから、コンパイルを実行する必要があります。

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3. STM32ソースコード：

（1）halライブラリを使用したことがある方は、以下のコードがわかりやすいはずです。Xiaozhengはあまり説明しません。理解できない場合は、コメント欄に質問してください。main.cに追加：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "math.h"
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
unsigned int MotorSpeed;  // 电机当前速度数值，从编码器中获取
int MotorOutput;		  // 电机输出
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 0 */
int fputc(int ch, FILE *p)
{
    
    
	while(!(USART1->SR & (1<<7)));
	USART1->DR = ch;
	
	return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);	    // TIM1_CH1(pwm)
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_1); // 开启编码器A
  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_2); // 开启编码器B	
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);                // 使能定时器2中断
  /* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    
    
    static unsigned char i = 0;
    if (htim == (&htim2))
    {
    
    
        //1.获取电机速度
        MotorSpeed = (short)(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4)/18);   
        // TIM4计数器获得电机脉冲，该电机在10ms采样的脉冲/18则为实际转速的rpm
        __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);  // 计数器清零
        
      
        //2.将占空比导入至电机控制函数
        MotorOutput=3600; // 3600即为50%的占空比
        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, MotorOutput);
        MotorOutput=MotorOutput*100/7200; 
        // 占空比（按最高100%计算，串口打印）
        i++;
        if(i>100)
        {
    
    
          // 通过观察小灯亮灭来判断是否正确进入定时器中断
          HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_2);
          // 打印定时器4的计数值，short（-32768——32767）
          printf("Encoder = %d moto = %d \r\n",MotorSpeed,MotorOutput);	
          i=0;
        }
    }
}
/* USER CODE END 4 */

（2）STM32、シリアルポートディスプレイに書き込みます。

（3）物理的な表示：

4.ダウンロード

（1）プログラムのダウンロードアドレス：https
：//pan.baidu.com/s/1mXYS8lQKaMX6XNA961UuJw抽出コード：z3ax

（2）シリアルポートアシスタントのダウンロードアドレス：https
：//pan.baidu.com/s/11xBkoLBMVcIv7QNALpOeeg抽出コード：yzx3

5.まとめ

  上記は、モーター速度のPWM制御とモーター速度を読み取るエンコーダーのHALライブラリ構成とキールプログラミングです。モーター速度のPIDアルゴリズム閉ループ制御（HALライブラリ）の使用については、後で紹介します。記事に誤りがある場合、または小さなパートナーが上記の内容について質問がある場合は、コメント領域にメッセージを残してください。Xiaozhengはそれを見た後できるだけ早く返信します！またね！