基于HAL库的C8T6与TB6612驱动编码器电机实战指南

1次阅读

共计 2724 个字符，预计需要花费 7 分钟才能阅读完成。

STM32C8T6：主控制器，负责 PWM 生成和编码器信号处理
TB6612FNG：双路电机驱动模块，最大电流 1.2A
带编码器的直流电机 ：建议选择 6V 供电，编码器输出为 AB 相（如 JGA25-370）
逻辑电平转换模块 ：若电机编码器为 5V 输出需添加（如 74HC14）

[STM32C8T6]           [TB6612]            [电机]
PA8(TIM1_CH1)  → PWMA
PA9(TIM1_CH2)  → PWMB
PC0            → AIN1
PC1            → AIN2
PC2            → BIN1
PC3            → BIN2
GND            → GND
               VM(6-12V) → 电机电源正极
               VCC(5V)  → 逻辑电源

[编码器接口]
PA6(TIM3_CH1)  → 编码器 A 相
PA7(TIM3_CH2)  → 编码器 B 相

TB6612 的 VM 和 VCC 必须分开供电
电机外壳与 STM32 共地
编码器线建议使用双绞线，长度不超过 50cm

在 CubeMX 中启用 TIM1
Channel1/ 2 选择 ”PWM Generation CHx”
参数设置：
Prescaler: 71 (72MHz/(71+1)=1MHz)
Counter Period: 999 (1MHz/1000=1kHz PWM)
Pulse: 初始占空比设为 0

选择 ”Encoder Mode”
编码器模式选 ”TI1 and TI2″
参数建议：
Prescaler: 0
Counter Period: 65535
IC Filter: 6 (抗干扰)

方向控制引脚 PC0-PC3 设为 GPIO_Output
编码器引脚 PA6/PA7 自动配置

// 电机转向控制
#define MOTOR_A_DIR_PIN  GPIO_PIN_0
#define MOTOR_A_DIR_PORT GPIOC

void Motor_SetDir(uint8_t dir) {HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_A_DIR_PORT, MOTOR_A_DIR_PIN, dir);
}

// PWM 占空比设置 (0-1000 对应 0%-100%)
void Motor_SetSpeed(int16_t speed) {speed = constrain(speed, -1000, 1000);
  if(speed >= 0) {Motor_SetDir(1);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, speed);
  } else {Motor_SetDir(0);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, -speed);
  }
}

// 全局变量
int32_t encoder_count = 0;
float motor_rpm = 0;

// 在 TIM3 中断回调中更新计数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if(htim == &htim3) {encoder_count = (int16_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 0);
  }
}

// 定时计算 RPM（假设每转 20 个脉冲）void Calc_Speed(void) {
  static uint32_t last_time = 0;
  uint32_t current_time = HAL_GetTick();

  if(current_time - last_time >= 100) { // 每 100ms 计算一次
    motor_rpm = (encoder_count * 600.0f) / (20.0f * (current_time - last_time)/1000.0f);
    last_time = current_time;
    encoder_count = 0;
  }
}

// PID 参数结构体
typedef struct {
  float Kp, Ki, Kd;
  float integral;
  float prev_error;
} PID_Controller;

// PID 计算函数
float PID_Update(PID_Controller *pid, float setpoint, float measurement) {
  float error = setpoint - measurement;
  pid->integral += error;
  float derivative = error - pid->prev_error;

  float output = pid->Kp * error 
               + pid->Ki * pid->integral 
               + pid->Kd * derivative;

  pid->prev_error = error;
  return output;
}

// 使用示例
PID_Controller speed_pid = {.Kp=0.8, .Ki=0.2, .Kd=0.05};

void Motor_Control_Loop(void) {
  float target_rpm = 300.0f; // 目标转速
  float pid_out = PID_Update(&speed_pid, target_rpm, motor_rpm);
  Motor_SetSpeed((int16_t)pid_out);
}