快速学习Stm32舵机控制板控制多个舵机运动以及调速

本次分享stm32对多个舵机的控制，之前讲解过单个舵机的控制。以及控制原理，定时器的使用和pwm的输出来控制一个舵机的角度转向。这次就和大家分享一下多个舵机的控制以及调速。利用单片机实现对 8 个舵机的同时控制，掌握多个舵机控制程序实现方法。从单个舵机控制到多个舵机控制，理解定时器的分时复用。为扩展控制 16 路，24 路舵机打下坚实的基础。

多个舵机控制如下图所示
16路舵机控制板子（维特智能）

多个舵机控制方案

利用单个定时器中断法。该方案的实现方法是将舵机 20ms 的周期分解成若干份(由于舵机控制信号的最大高电平时间为 2.5 毫秒，故一般分成 8 份以上)， 每一份时间完成一个舵机的控制。以将 20ms 平均分解成 8 份为例进行说明：单片机上电初始化时，先将所有的 IO 端口电平拉低；当定时器产生第一次溢出中断时，在中断服务程序中对定时器计数寄存器重新赋值，所赋值为第一个受控舵机控制信号的高电平时间值，并将 IO 口拉高；当定时器产生第二次中断时，继续给寄存器重新赋值，此次所赋值为 2.5ms 减去高电平所得时间值；剩下的17.5ms 时间内重复七次上述操作，这样即可同时完成 8 个舵机的控制。

每20mm的周期，把每个周期分为8分，每份2.5mm 控制一个舵机，总共控制8个舵机

参考demo 本次使用stm32f103 c8t6

主函数

 int main(void)
{   
	SysTick_Init();		//系统滴答定时器初始化 		
	Servor_GPIO_Config();
	Timer_Init();
	Timer_ON();
	while (1)
	{	
		for(i=0;i<8;i++)           //每个舵机到0度
		{
			CPWM[i]=500; //给PWM舵机一个0.5ms的高电平脉冲，传入到定时器2 
		}
	
		Delay_ms(1000); 
		for(i=0;i<8;i++)           //每个舵机到180度
		{
			CPWM[i]=2500;//给PWM舵机一个2.5ms的高电平脉冲，传入到定时器2 
		} 
		Delay_ms(1000); 
	}
} 

初始化i/o口

void Servor_GPIO_Config(void)	
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable , ENABLE);
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable , ENABLE);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
}

GPIO电平反转函数

//整个周期20ms，把每个周期分为8分，每份2.5mm 控制一个舵机，总共控制8个舵机,2.5mm 分为两个动作去做,每两个动作控制一个舵机一共16个动作，就是分时复用法，把时间分成几份去做单独的控制。
void Flip_GPIO_One(void)
{
	switch(count1)								 //将20ms的舵机控制周期分成8份，每2.5ms控制一个舵机运转
	{  											      //每个定时器控制8路舵机运转，3个定时器控制24路舵机运转
		case 1: 
			 TIM2->ARR=CPWM[1];		//0.5ms		 //将第一个舵机脉冲宽度值赋值给定时器2			
    	 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);  //同时拉高控制舵机1的引脚的电
				break;
		
		case 2:
   	    TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[1]; 	//2ms	 //将2.5ms减去PWM脉宽值的数据赋值定时器2
				GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);//同时拉低控制舵机1引脚的电平 
				break;							 //控制舵机1的引脚在剩下20ms-CPM[0]时间内将一直保持低电平，舵机1按照CPWM值转动

		case 3:	
			TIM2->ARR=CPWM[2]; 
				GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);
				break;
		
		case 4:	
			TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[2];  
				GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8); 
				break;

		case 5:	
			TIM2->ARR=CPWM[3];  
				GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); 
				break;
		
		case 6:	
			TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[3];  
				GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);	
				break;

		case 7:	
			 TIM2->ARR=CPWM[4];  
			  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4); 
				break;
		
		case 8:	
			 TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[4];  
				GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4);
				break;

		case 9:	
			TIM2->ARR=CPWM[5];  
				GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3); 
				break;
		
		case 10:
			TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[5];  
				GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3);
				break;

		case 11:
			TIM2->ARR=CPWM[6];  
				GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_15); 
				break;
		
		case 12:
			TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[6];  
				GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_15);
				break;

		case 13:
			TIM2->ARR=CPWM[7];  

				break;
		
		case 14:
			  TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[7];  

				break;

		case 15:
			TIM2->ARR=CPWM[8];  

				break;
		
		case 16:
			TIM2->ARR=MAXPWM-CPWM[8]; 
	
				count1=0; 
				break;
		default:break;
	}	
	//count1++;
}

舵机控制函数1

void Servo1(void)           //time2 中断里面去调用
{		
	count1++; 
	Flip_GPIO_One();						 //反转IO电平

}

控制舵机速度方案

脉冲细分法。改方案的具体实现操作位：将预期 PWM 值分解成若干 PWM 值，每个 PWM 值对应舵机一个角度，即让舵机从起始位置转动若干次后到达预期位置。由于舵机控制信号的周期为 20ms，忽略舵机的实际转动时间，每产生一次预期 PWM 值，舵机将转动 N 次，将需要 20*Nms 的时间，如此可达到调速的目的。

控制舵机从500-2500之间运行
每次脉宽控制到(2500-500)/n次=脉宽值
通过调整脉宽值进行平滑运行。

/***************************************************************************************************************
函 数 名：作业初位置，末尾置更新函数  
功能描述：从缓存中取一个新的目标位置替换原来的目标位置，原来的目标位置变为新的初位置，一次更替
		：有效的数据是插补增量，和插补次数，知道这两个量，和当前初位置即可
备    注： 先进先出，循环访问	
****************************************************************************************************************/	
 void change(void)
{	
	unsigned char s;
	if(point_aim==1)
		{
		   point_aim=0;
			 point_now=1;
    }
		else
		{
			 point_aim=1;
			 point_now=0;
		}
		n=pos[point_aim][0]/20;	//计算新的插补次数	

		for(s=1;s<9;s++)	//计算新的插补增量
		{
		 if(pos[point_aim][s]>pos[point_now][s])
			{
	   			dp=pos[point_aim][s]-pos[point_now][s];
			   	dp0[s]=dp/n;
			}
		    if(pos[point_aim][s]<=pos[point_now][s])
			{
				dp=pos[point_now][s]-pos[point_aim][s];
				dp0[s]=dp/n;
				dp0[s]=-dp0[s];
			}
			
	   }
		m=0;				  	//m清0

}
/***************************************************************************************************************
函 数 名：vpwm()  
功能描述：数据插补，插补时间间隔为20/12ms，由timer0控制，使舵机平滑实现速度控制
		：另一个功能是执行完一行后去更新下一行数据，即调用change()
备    注：
****************************************************************************************************************/	
void vpwm(void)		 
{
	unsigned char j=0;
	static unsigned char flag_Tover;
		m++;							//用来累加插补过的次数
		if(m==n)						//n是本行作业要插补的总次数
		{
		  flag_Tover=1;				//一行数据的执行时间已经完成
		}
		for(j=1;j<9;j++)
		{
			if(abs(CPWM[j]-pos[point_aim][j])<5)
			{						   	//检测靠近终点位置
			 //  how++;				   	//是，则累加一个
			   CPWM[j]=pos[point_aim][j];//并且直接过度到终点位置
			}	
			else						//不靠近终点，继续插补
			{
				CPWM[j]=pos[point_now][j]+m*dp0[j];
			}
		} 
			   												
		if(flag_Tover==1)
		{								//从插补次数，和脉宽宽度两方面都到达终点，本作业行完成
			 flag_Tover=0;
			 change();
		}
		
	//return;

}

总结
分时复用法
脉冲细分法

对于stm32针对单个舵机控制的原理上一次已经分享大家可以看一下上一期