基于STM32CUBEMX驱动低压步进器电机驱动器STSPIN220(3)----定时器中断产生指定数量脉冲

概述

在步进电机控制过程中，为了实现精确的位置和速度控制，经常需要输出指定数量的脉冲。这就需要使用定时器功能来生成PWM脉冲信号。本文将详细介绍如何利用STM32CUBEMX配置定时器以输出指定数量的PWM脉冲。
定时器是STM32微控制器的一个重要功能模块，可用于生成各种定时和计数操作。通过合理配置定时器的参数和模式，我们可以实现精确的脉冲输出。

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STM32CUBEMX配置

一种比较简单的方式是利用定时器中断来产生固定数量的脉冲。在这种方法中，我们可以将定时器配置为PWM输出模式，并在PWM输出的中断中进行计数操作。当计数达到设定的脉冲个数后，我们可以停止PWM输出，从而实现精确控制。下面以定时器1的通道4为例，介绍具体的步骤：
在STM32CUBEMX中，选择定时器1，并将其配置为PWM输出模式。确保选择了正确的定时器通道（通道4）。

配置定时器1的时钟源和预分频因子。根据应用的要求和系统时钟频率，选择适当的时钟源和预分频因子，以获得所需的脉冲频率。将定时器1的时钟源和预分频因子配置为适合您的应用的值。
PWM频率计算如下所示。

在上述配置中，将定时器1的预分频系数设置为48-1，自动重载值设置为1000-1。根据这些配置，PWM的频率可以计算为48,000,000 / ((48-1+1) * (1000-1+1)) = 1000Hz，即1kHz。
在定时器中，通道的 "pulse"（脉冲）是指定时器输出的信号的一种特性。每个定时器通道都可用于生成脉冲信号，而 "pulse" 通常指的是单个脉冲的持续时间。在这种设置中，我们将脉冲的占空比配置为50%，因此设置为500-1。

当PWM脉冲完成时，我们需要触发一个回调函数。HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback函数是用于在非阻塞模式下处理PWM脉冲完成的回调函数。

为了触发HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback回调函数，需要启用Capture Compare Interrupt中断。

产生固定数量的PWM

首先，可以定义一个全局变量，该变量用于控制输出脉冲的个数。通过操作该变量，我们可以在程序中灵活地控制所需的脉冲数量。

/* USER CODE BEGIN 0 */
void MX_GPIO_Init_mode3(void);
uint16_t STSPIN220_PwmNum;
uint8_t	STSPIN220_flag=0;//电机完成步数标志位
uint8_t	STSPIN220_Dir_flag=0;//方向
/* USER CODE END 0 */

首先，使用MX_TIM1_Init()初始化定时器1。
接下来，当需要输出脉冲时，将所需的脉冲数量赋值给变量STSPIN220_PwmNum。
最后，使用HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_4)启动定时器1的PWM中断输出。

STSPIN220_PwmNum = 20;
MX_TIM1_Init();
HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);

HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback回调函数的实现部分。
在函数内部，如果STSPIN220_PwmNum的值为0，即已经输出了所需的脉冲个数，那么通过调HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_4)停止定时器1的PWM中断输出，以达到停止脉冲输出的目的。
其次对全局变量STSPIN220_PwmNum进行递减操作，表示完成了一个脉冲的输出就进行减1。接着，通过条件判断if (STSPIN220_PwmNum == 0)，检查是否已经输出了指定数量的脉冲。
这段代码的作用是在每次PWM波形周期完成时，更新全局变量STSPIN220_PwmNum的值，并在达到指定的脉冲数量后停止PWM中断输出。通过这种方式，可以实现精确控制输出脉冲个数的功能。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	 if(STSPIN220_PwmNum==0)
	 {
			HAL_TIM_PWM_Stop_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			STSPIN220_flag=1;//电机完成步数标志位
	 }
	STSPIN220_PwmNum--;
}

/* USER CODE END 4 */

产生波形如下所示，可以看到有20个脉冲。

电机设置

这里使用的电机为步进角为18°，1:30的减速比，在这种情况下，如果步进电机的步进角为18°，减速比为1:30，那么旋转一周所需的脉冲数量可以计算为：
旋转一周所需脉冲 = (360 / 步进角) * 减速比 * 细分数
其中，步进角以度为单位，减速比是相对于电机输出轴和实际应用中的旋转轴之间的比率，细分数表示步进电机驱动器将一个步进角分割成多少个微步。
根据这个公式来计算出所需的脉冲数量，从而实现旋转一周的控制。

STSPIN220初始化

STSPIN220修改后初始化如下所示。

/* USER CODE BEGIN 2 */
	MX_GPIO_Init_mode3();
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_SetStepMode(0);//mode1-mode4都关闭
	STSPIN220_enable(0);//使能操作 1使能0失能
	STSPIN220_Stby(1);//低功耗模式 1开启低功耗0关闭低功耗
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_SetStepMode(2);//细分操作
	STSPIN220_Stby(0);//低功耗模式 1开启低功耗0关闭低功耗，加载mode
	HAL_Delay(100);//等待电平稳定
	STSPIN220_setDirection(0);//0反1正
	HAL_Delay(100);//等待电平稳定
	STSPIN220_enable(1);//使能操作 1使能0失能
	HAL_Delay(100);

	STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步进角为18°，1:30的减速比,细分2则需要走(360/18)*30*2为一圈	

	MX_TIM1_Init();
//	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
	HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
  /* USER CODE END 2 */

主程序

实现电机循环正转1圈反转1圈代码如下所示。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		if(STSPIN220_flag)
		{
				HAL_Delay(1000);
//				STSPIN220_Stby(1);//低功耗模式 1开启低功耗0关闭低功耗
				STSPIN220_flag=0;		
			if(STSPIN220_Dir_flag==0)
			{
				STSPIN220_Dir_flag=1;
				STSPIN220_setDirection(1);//0反1正
				HAL_Delay(100);
				STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步进角为18°，1:30的减速比,细分2则需要走(360/18)*30*2为一圈	
				HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			}
			else
			{
                
				STSPIN220_Dir_flag=0;
				STSPIN220_setDirection(0);//0反1正
				HAL_Delay(100);
				STSPIN220_PwmNum = 600*2;//步进角为18°，1:30的减速比,细分2则需要走(360/18)*30*2为一圈	
				HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
			}
		}
		HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

审核编辑：汤梓红