STM32步進電機編碼器讀取源碼

ID:364498 · 發表于 2018-11-9 15:19

STM32F10X  步進電機編碼器讀取  Hal固件庫。

【1】例程簡介
  使用定時器功能輸出PWM信號到步進電機驅動器，使其驅動步進電機轉動。
  編碼器用于電機測速。在電機轉動一圈時編碼器可以輸出固定的脈沖數，通過讀取編碼器
脈沖可以獲取當前電機轉動狀態。
一般處理編碼器脈沖有兩種方法：
1. T法：計算一定量的脈沖數所用的時間
2. M法：計算一段固定時間內所捕獲的脈沖數。

【2】跳線帽情況
編碼器             A相  --> PC6
            B相  --> PC7

步進電機驅動器 DIR- --> PB13
            ENA- --> PB14
            PUL- --> PA8
            DIR+ --> +5V
            ENA+ --> +5V
            PUL+ --> +5V

【3】操作及現象
  根據引腳定義方法連接開發板和步進電機驅動器，另外步進電機驅動器和
步進電機的連接自行根據電機和驅動器標識連接，步進電機驅動器需要一個24V的直流
電源供電,編碼器是開漏輸出.所以需要接上拉電阻才能正常讀取數據。接線時注意開發板與步進電機
驅動板“共地”連接,編碼器與開發板"共地"連接。使用開發板配套的MINI USB線連接到開發板標示
“調試串口”字樣的MIMI USB接口為開發板提供電源。下載完程序之后，開發板持續PWM脈沖給步進
電機驅動器，電機持續轉動,同時在串口發送當前編碼器捕獲值,和速度值.

單片機源程序如下:

/**
******************************************************************************
* 文件名程: main.c
* 作者: 硬石嵌入式開發團隊
* 版本: V1.1
* 功能: 步進電機編碼測速
*/
/* 包含頭文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "StepMotor/bsp_STEPMOTOR.h"
#include "usart/bsp_debug_usart.h"
#include "EncoderTIM/bsp_EncoderTIM.h"
#include <string.h>
/* 私有類型定義 --------------------------------------------------------------*/
/* 私有宏定義 ----------------------------------------------------------------*/
#define SAMPLING_PERIOD 20 // 采樣周期;單位20ms
#define TXDCYCLE 1000 // 數據發送周期;單位：ms
#define SAMPLING 0x01 // 采樣標記
#define TXD 0x02 // 發送數據標記
#define SPEED_CONSTANT ((((float)(TXDCYCLE)/SAMPLING_PERIOD))/PSPM);//脈沖數轉換為mm/s的系數,1秒的脈沖數/1毫米的脈沖數,這里擴大10倍
#define abs(x) ((x)<0?(-x):(x))
#define SENDBUFF_SIZE 60 // 串口DMA發送緩沖區大小
/* 私有變量 ------------------------------------------------------------------*/
__IO uint16_t time_count=0; // 時間計數，每1ms增加一(與滴答定時器頻率有關)
__IO int32_t CaptureNumber=0; // 輸入捕獲數
__IO int32_t Last_CaptureNumber=0; // 上一次捕獲值
__IO static int16_t Speed = 50; // 換算為絲杠上行進的速度,單位為:0.1mm/s所以實際速度是5mm/s
__IO uint16_t SUM_Pulse = 0;
__IO int16_t MSF = 0; // 電機反饋速度
__IO float MMPS = 0; // mm Per Seconed (mm/s)
__IO uint8_t Time_Flag = 0; // 標記時間
uint8_t aTxBuffer[SENDBUFF_SIZE]; // 串口DMA發送緩沖區
/* 擴展變量 ------------------------------------------------------------------*/
extern int16_t OverflowCount; //編碼器計數溢出計數器
/* 私有函數原形 --------------------------------------------------------------*/
/* 函數體 --------------------------------------------------------------------*/
/**
* 函數功能: 系統時鐘配置
* 輸入參數: 無
* 返回值: 無
* 說明: 無
*/
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倍頻，得到72MHz主時鐘
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; // 系統時鐘：72MHz
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB時鐘：72MHz
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1時鐘：36MHz
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2時鐘：72MHz
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000 1ms中斷一次
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/100000 10us中斷一次
// HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000 1us中斷一次
HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000); // 配置并啟動系統滴答定時器
/* 系統滴答定時器時鐘源 */
HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);
/* 系統滴答定時器中斷優先級配置 */
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}
/**
* 函數功能: 主函數.
* 輸入參數: 無
* 返回值: 無
* 說明: 無
*/
int main(void)
{
/* 復位所有外設，初始化Flash接口和系統滴答定時器 */
HAL_Init();
/* 配置系統時鐘 */
SystemClock_Config();
/* 調試串口初始化 */
MX_DEBUG_USART_Init();
/* 編碼器定時器初始化并配置輸入捕獲功能 */
ENCODER_TIMx_Init();
/* 啟動編碼器接口 */
HAL_TIM_Encoder_Start(&htimx_Encoder, TIM_CHANNEL_ALL);
/* 步進電機定時器初始化*/
STEPMOTOR_TIMx_Init();
/* 啟動定時器 */
HAL_TIM_Base_Start(&htimx_STEPMOTOR);
/* 啟動比較輸出并使能中斷 */
HAL_TIM_OC_Start_IT(&htimx_STEPMOTOR,TIM_CHANNEL_1);
STEPMOTOR_OUTPUT_ENABLE();
/* 無限循環 */
while (1)
{
//采樣和控制周期為20ms
if(Time_Flag & SAMPLING)
{
//獲得編碼器的脈沖值
CaptureNumber = OverflowCount*65535 + __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimx_Encoder);
//M法測速度 M法是測量單位時間內的脈數，然后換算成頻率，這里不算頻率
MSF = CaptureNumber - Last_CaptureNumber;
Last_CaptureNumber = CaptureNumber;
//對速度進行累計,得到1s內的脈沖數
MSF = abs(MSF);
SUM_Pulse += MSF;
MMPS = MSF*SPEED_CONSTANT;//由脈沖數轉換為 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;
}
//數據發送周期為1s
if(Time_Flag & TXD)
{
sprintf(aTxBuffer,"捕獲值: %d -- 速度: %.2f mm/s\n",CaptureNumber,(float)MMPS);
sprintf(aTxBuffer+strlen((const char*)aTxBuffer),"1s內編碼器計數值: %5d \n\0",SUM_Pulse);
HAL_UART_Transmit_DMA(&husart_debug,aTxBuffer,strlen((const char*)aTxBuffer));
SUM_Pulse = 0;
Time_Flag &= ~TXD;
}
}
}
/**
* 函數功能: 系統滴答定時器中斷回調函數
* 輸入參數: 無
* 返回值: 無
* 說明: 每發生一次滴答定時器中斷進入該回調函數一次
*/
void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
// 每1ms自動增一
time_count++;
if(time_count%(SAMPLING_PERIOD) == 0)// 20ms讀取一次編碼器數值
{
Time_Flag |= SAMPLING;
}
else if(time_count>=TXDCYCLE) //1s發送一次數據
{
Time_Flag |= TXD;
time_count=0;
}
}
/******************* (C) COPYRIGHT 2015-2020 硬石嵌入式開發團隊 *****END OF FILE****/