PWM与TB6612FNG驱动电机

本小节教你使用 STM32CubeMX 配置 PWM，并通过控制 TB6612FNG 电机驱动芯片驱动电机的转速和方向。

预先了解

STM32 与 TB6612FNG 的主要接线：

  • PB0 --> AIN1
  • PB1 --> AIN2
  • PA3 --> BIN1
  • PA4 --> BIN2
  • PA6（TIM3_CH1 ）--> PWMA
  • PA7（TIM3_CH2） --> PWMB

TB6612FNG 电机驱动芯片，内置双 H 桥，可以驱动两个直流电机。其中，PWMA、AIN1、AIN2 为一组控制引脚，PWMA 为 PWM 速度控制引脚，AIN1、AIN2 为方向控制引脚；PWMB、BIN1、BIN2 为一组控制引脚，PWMB 为 PWM 速度控制引脚，BIN1、BIN2 为方向控制引脚。

具体步骤

在上一小节中，我们配置定时器 TIM4 的编码器接口模式，在转动电机时能读取小车右侧电机编码器的脉冲数据。接下来，我们以配置右侧电机的相关控制引脚（TIM3_CH2、PA3、PA4）为例，进行具体的说明。

驱动电机的 PWM 频率使用 24kHz，而且 TIM3 定时器是挂在 PAB1 时钟上，所以系统时钟 TIMx_CNT = 72MHz = 72000000Hz，设置 TIMx_PSC = 2，那么 TIMx_ARR = (TIMx_CNT/(TIMx_PSC+1)) 1ms = (72000000/72)\0.001 = 1000。

进入我们上一小节修改过的 MiaowLabs-Demo 文件夹，找到 MiaowLabs-Demo.ioc 工程文件，双击，打开工程。在左侧 Pinout&Configuration 界面中的 Timers 下拉中点击 TIM3，然后勾选 Internal Clock（内部时钟），在 TIM3 Mode and Configuration 的 Mode 中将 Channel2 选择为 PWM Generation CH2，并在下方的参数设置选项卡中将 Prescaler 设为 2，即预分频系数（TIMx_PSC）设为 2（即3-1）；Counter Period 设为 999（即1000-1），即计数周期（自动加载值 TIMx_ARR）设为 999；Pulse 设为 499，即占空比设置为 50%，因为占空比 = （Pulse + 1） / （TIMx_ARR +1）。

Parameter Settings 选项卡的参数配置
Image 5.10.1 - Parameter Settings 选项卡的参数配置

点击 GENERATE CODE，重新生成代码。

打开 MDK-ARM 工程，左侧 Application/User main.c 源文件的 main 函数里可以看到多出一个 TIM3 初始化函数： MX_TIM3_Init();。

代码截图
Image 5.10.2 - 代码截图

TIM3_CH2 引脚生成 PWM 的底层驱动就配置好了，等 GPIO 也配置好再一起用。

回到 STM32CubeMX 软件界面，在右侧界面的芯片中分别点击 PA3、PA4，并将其配置为 GPIO_Output。在 System Core 下拉菜单中选择 GPIO，然后在左侧的 System Core 下拉菜单中选择 GPIO，然后在 GPIO Mode and Configuration 中对 PA3、PA4 引脚进行配置，GPIO output level 代表 GPIO 默认输出电平，在这里设置为低电平；GPIO mode 代表 GPIO 引脚模式，在这里设置为推挽输出；GPIO Pull-up/Pull-down 即 GPIO 上拉或下拉，在这里设置为既不上拉也不下拉；Maximum output speed 即 最大输出速度，在这里设置为低速；User Label 即用户标签，在这里将 PA3 改为 BIN1，PA4 改为 BIN2。

配置 PA3、PA4 引脚
Image 5.10.3 - 配置 PA3、PA4 引脚

点击 GENERATE CODE，重新生成代码。

重新生成代码
Image 5.10.4 - 重新生成代码

打开 MDK-ARM 工程，左侧 Application/User 里找到 gpio.c 源文件，双击打开，可以看到 MX_GPIO_Init() 函数里面已经有 BIN1_Pin|BIN2_Pin 的相关初始化代码。

代码截图
Image 5.10.5 - 代码截图

在 main.c 中的 /* USER CODE BEGIN 2 */ 和 /* USER CODE END 2 */ 之间加入以下代码：

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);//开启TIM3_CH2的PWM输出
  HAL_GPIO_WritePin(BIN1_GPIO_Port, BIN1_Pin, GPIO_PIN_SET);//初始化BIN1引脚为低电平
  HAL_GPIO_WritePin(BIN2_GPIO_Port, BIN2_Pin, GPIO_PIN_RESET);//初始化BIN2引脚为高电平
  /* USER CODE END 2 */
代码截图
Image 5.10.6 - 代码截图

然后，把主循环代码修改成以下代码：

if(g_iButtonState == 1)
  {            
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);//翻转LED引脚（PB12）的电平
    while(HAL_GPIO_ReadPin(Button_GPIO_Port,Button_Pin)==GPIO_PIN_RESET);//按键松手检测
    printf("LED GPIO TOGGLE! \n");//打印一次 LED GPIO TOGGLE! 文字出来
    HAL_GPIO_TogglePin(BIN1_GPIO_Port,BIN1_Pin);//翻转BIN1引脚电平，如果是低电平则翻转为高电平，如果是高电平则翻转为低电平
    HAL_GPIO_TogglePin(BIN2_GPIO_Port,BIN2_Pin);//翻转BIN2引脚电平，如果是低电平则翻转为高电平，如果是高电平则翻转为低电平
  }

上面这段代码的意思是，每次按下按键，左侧电机的转动方向都会更换一次，默认是半全速转动（占空比 50%）。

代码已经编写好了。这时候，在 MDK-ARM 中点击编译按钮，会提示有一个警告（Warning），这是因为在上个实验中，我们定义了一个变量，但是在这次实验中没有使用。我们可以注释或者删除这个变量。

编译后提示有一个警告
Image 5.10.7 - 编译后提示有一个警告

然后再重新编译一次，发现已经没有任何错误或者警告提示。

编译后没有提示任何错误和警告
Image 5.10.8 - 编译后没有提示任何错误和警告

把代码烧录进小车中的 MiaowLabs-STM32F1-Tiny 核心板，然后打开底板上的电源开关，小车的左侧电机全速转动，当我们按一下用户按键 User_SW1，电机就会改变一次转向。就这样，我们实现了通过 TB6612FNG 驱动芯片，使用按键 User_SW1 控制电机转向的功能。

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