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這是之前寫平衡小車時自己用TIM的PWM輸出模式寫了一個步進電機的Stepper庫函數。

調用順序

1.1

init函數

1.2

begin函數

1.3

setSpeed函數

Stepper類結構

TIM結構框圖

Stm32手冊中的結構框圖很重要，只要理解了外設的運行邏輯，按照邏輯一步一步給寄存器設值就可以讓外設按我們的要求運行。

#ifndef __STEPPER_H
#define __STEPPER_H


#include "peripheral.h"
#include "math.h"


#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif


    enum DIRCTION
    {
        POS,
        INV
    };


    class Stepper
    {
    private:
        /* data */
        uint16_t TIMx_prescaler = 0;
        uint32_t TIMx_freq = 0;
        TIM_TypeDef *TIMx;
        uint32_t Channel;
        float speed;


    public:
        Stepper(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t Channel);
        ~Stepper();
        void init();
        void gpio_init();
        void begin();
        void stop();


        void setDirection(DIRCTION dir);
        void setFreq(uint16_t freq);
        void setSpeed(float speed);


        float getSpeed();
    };


    extern Stepper Stepper_left;
    extern Stepper Stepper_right;


#ifdef __cplusplus
}
#endif


#endif

#include "Stepper.h"


Stepper Stepper_left(TIM1, LL_TIM_CHANNEL_CH1);
Stepper Stepper_right(TIM2, LL_TIM_CHANNEL_CH2);


Stepper::Stepper(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t Channel)
{
    this- >TIMx = TIMx;
    this- >Channel = Channel;
}


Stepper::~Stepper()
{
}


void Stepper::init()
{
    //開定時器外設時鐘
    if (TIMx == TIM1)
    {
        LL_APB2_GRP1_EnableClock(LL_APB2_GRP1_PERIPH_TIM1);
        //設置預分頻器
        LL_TIM_SetPrescaler(TIMx, 90);
        TIMx_freq = 90000000;
        TIMx_prescaler = 90;
    }


    if (TIMx == TIM2)
    {
        LL_APB1_GRP1_EnableClock(LL_APB1_GRP1_PERIPH_TIM2);
        //設置預分頻器
        LL_TIM_SetPrescaler(TIMx, 45);
        TIMx_freq = 45000000;
        TIMx_prescaler = 45;
    }


    //定時器選擇時鐘源
    LL_TIM_SetClockSource(TIMx, LL_TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL);


    //設置自動重載寄存器
    LL_TIM_SetAutoReload(TIMx, 2000 - 1);
    //設置計數方向
    LL_TIM_SetCounterMode(TIMx, LL_TIM_COUNTERMODE_CENTER_UP);
    //使能自動重載預裝載
    LL_TIM_EnableARRPreload(TIMx);


    if (Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH1 || Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH1N)
    {
        //設置比較值
        LL_TIM_OC_SetCompareCH1(TIMx, 1000 - 1);
        //設置成PWM模式
        LL_TIM_OC_SetMode(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH1, LL_TIM_OCMODE_PWM1);


        //設置捕獲/比較寄存器值
        LL_TIM_OC_EnablePreload(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH1);
    }


    if (Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH2 || Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH2N)
    {
        //設置比較值
        LL_TIM_OC_SetCompareCH2(TIMx, 1000 - 1);
        //設置成PWM模式
        LL_TIM_OC_SetMode(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH2, LL_TIM_OCMODE_PWM1);


        //設置捕獲/比較寄存器值
        LL_TIM_OC_EnablePreload(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH2);
    }

    //設置輸出極性
    LL_TIM_OC_SetPolarity(TIMx, Channel, LL_TIM_OCPOLARITY_HIGH);
    //使能輸出
    LL_TIM_EnableAllOutputs(TIMx);
    LL_TIM_CC_EnableChannel(TIMx, Channel);


    //GPIO初始化
    gpio_init();
}


void Stepper::gpio_init()
{
    if (TIMx == TIM1)
    {
        //開啟GPIO時鐘
        LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOA);


        //GPIO選為AF
        //M1-DIR
        LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
        GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_OUTPUT;
        GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;
        GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_9;
        GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
        GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
        LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
        //M1-STEP
        GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_1;
        GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ALTERNATE;
        GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;
        GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_8;
        GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
        GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
        LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    }


    if (TIMx == TIM2)
    {
        //開啟GPIO時鐘
        LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOB);
        LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOC);


        //GPIO選為AF
        //M2-DIR
        LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
        GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_OUTPUT;
        GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;
        GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_7;
        GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
        GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
        LL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);   
        //M2-STEP
        GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_1;
        GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ALTERNATE;
        GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;
        GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_3;
        GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
        GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
        LL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    }
}


void Stepper::begin()
{
    LL_TIM_EnableCounter(TIMx);
}


void Stepper::stop()
{
    LL_TIM_DisableCounter(TIMx);
}


void Stepper::setDirection(DIRCTION dir)
{
    if (dir == INV)
    {
        if (TIMx == TIM1)
        {
            LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB, LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIOB) & (~LL_GPIO_PIN_4));
        }
        if (TIMx == TIM2)
        {
            LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB, LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIOB) & (~LL_GPIO_PIN_10));
        }
    }
    if (dir == POS)
    {
        if (TIMx == TIM1)
        {
            LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB, LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIOB) | (LL_GPIO_PIN_4));
        }
        if (TIMx == TIM2)
        {
            LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB, LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIOB) | (LL_GPIO_PIN_10));
        }
    }
}


void Stepper::setFreq(uint16_t freq)
{
    if (freq == 0)
    {
        LL_TIM_DisableCounter(TIMx);
        return;
    }
    else if (!LL_TIM_IsEnabledCounter(TIMx))
    {
        LL_TIM_EnableCounter(TIMx);
    }


    uint32_t ARR_t = TIMx_freq / TIMx_prescaler / freq;


    if (ARR_t > 65535) //觸碰上限——頻率過低
    {
        TIMx_prescaler *= 10; //提高分頻比
    }


    if (ARR_t < 2) //觸碰下限——頻率過高
    {
        TIMx_prescaler /= 10; //降低分頻比
    }


    LL_TIM_SetPrescaler(TIMx, TIMx_prescaler);


    ARR_t = TIMx_freq / TIMx_prescaler / freq;


    LL_TIM_SetAutoReload(TIMx, ARR_t);


    uint16_t CCR_t = ARR_t * 0.5;


    if (Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH1)
    {
        LL_TIM_OC_SetCompareCH1(TIMx, CCR_t);
    }
    if (Channel == LL_TIM_CHANNEL_CH2)
    {
        LL_TIM_OC_SetCompareCH2(TIMx, CCR_t);
    }
}

/**
 * @brief 設置轉速
 * 
 * @param speed 轉速-單位（度/秒）
 */
void Stepper::setSpeed(float speed)
{
    //判斷速度方向
    DIRCTION _dir = POS;
    if (speed != abs(speed))
    {
        _dir = INV;
        speed = abs(speed);
    }
    setDirection(_dir);


    //速度限幅
    if (speed > 5000)
        speed = 5000;
    if (speed < 10)
        speed = 10;


    this- >speed = speed;


    //將速度轉化為定時器頻率
    uint16_t _freq = speed / 1.8;
    setFreq(_freq);
}


float Stepper::getSpeed()
{
    return speed;
}

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