玩转X-CTR100 l STM32F4 l TB6612直流电机调速控制
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本文介绍X-CTR100控制器的直流调速电机控制，X-CTR100具有4路专用直流电机调速接口，PWM进行调速，可用于航、机械臂、机器人等制作。
原理
X-CTR100左侧MNOP接口可实现4路直流电机PWM调速控制，通过TIM1的四个通道实现，每个控制接口配置两个辅助IO，方便实现转向、刹车等控制效果，直流电机控制接口需要配合直流电机驱动使用。X-CTR100的电机控制可用于机器人、智能车等具有直流电机调速控制的场合。
X-CTR100电机接口需要配合电机驱动，可使用配套专用电机驱动模块X-CTR100-MDX2或X-CTR100-MDX4。
X-CTR100-MDX4连接方式如下图所示，X-CTR100-MDX4详细资料请参考硬件资料中的扩展模块资料。
TB6612
TB6612FNG引脚图 TB6612FNG是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件，它具有大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，可同时驱动2个电机。
TB6612FNG每通道输出最高1.2 A的连续驱动电流，启动峰值电流达2A/3.2 A(连续脉冲/单脉冲);4种电机控制模式：正转/反转/制动/停止;PWM支持频率高达100 kHz;待机状态;片内低压检测电路与热停机保护电路;工作温度：-20～85℃;SSOP24小型贴片封装。
TB6612FNG的主要引脚功能：AINl/AIN2、BIN1/BIN2、PWMA/PWMB为控制信号输入端;AO1/A02、B01/B02为2路电机控制输出端;STBY为正常工作/待机状态控制引脚;VM(4.5～15 V)和VCC(2.7～5.5 V)分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端。
TB6612FNG是基于MOSFET的H桥集成电路，其效率高于晶体管H桥驱动器。相比L293D每通道平均600 mA的驱动电流和1.2 A的脉冲峰值电流，它的输出负载能力提高了一倍。相比L298N的热耗性和外围二极管续流电路，它无需外加散热片，外围电路简单，只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机，利于减小系统尺寸。对于PWM信号，它支持高达100 kHz的频率，相对以上2款芯片的5 kHz和40 kHz也具有较大优势。
例程
控制四路电机实现增速正传和增速反转交替运行。
硬件说明
硬件资源：
- 串口UART1
- RM、RN、RO、RP扩展接口（4路直流电机扩展接口）
- 直流电机驱动器（需自备，可选专用X-CTR100-MDX2/4驱动器）
- 直流电机（需自备）
硬件连接：
使用X-CTR100-MDX2 2路驱动器。
直流电源也可以使用3S锂电池代替。
除了专用配套电机驱动模块，也可以使用普通电机驱动模块，使用TB6612电机驱动连接示意图如下图所示。
软件生态
X-SOFT软件生态，X-API扩展文件如下。
ax_motor.c——X-CTR100 直流电机控制源文件
ax_motor.h——X-CTR100 直流电机控制头文件
接口函数
void AX_MOTOR_TIM1_MNOP_Init(uint8_t freq_khz); //电机MNOP接口初始化 void AX_MOTOR_TIM1_M_SetSpeed(int16_t speed); //电机M控制 void AX_MOTOR_TIM1_N_SetSpeed(int16_t speed); //电机N控制 void AX_MOTOR_TIM1_O_SetSpeed(int16_t speed); //电机O控制 void AX_MOTOR_TIM1_P_SetSpeed(int16_t speed); //电机P控制 |
软件说明
函数AX_MOTOR_TIM1_MNOP_Init()函数实现电机的初始化，包括左侧MNOP四路电机接口，并可设定PWM频率为20K，最大PWM频率100KHz。AX_MOTOR_TIM1_X_SetSpeed()可分别设置四路电机转速。本例程在while循环中实现了增速正转和增速反转交替运行，主程序代码如下。
int main(void) { uint8_t temp; //工作模式
//X-CTR100初始化 AX_Init(115200); printf("***直流电机调速例程***\r\n\r\n");
//模块初始化及配置 AX_MOTOR_TIM1_MNOP_Init(20); //初始化电机控制端口，PWM频率为20KHz
//X-API测试：四路电机正反转调速测试 printf("*四个电机正反转调速测试\r\n");
while (1) { printf("*电机正方向增速旋转\r\n"); for (temp = 0; temp <= 200; temp++) { AX_MOTOR_TIM1_M_SetSpeed(temp); AX_MOTOR_TIM1_N_SetSpeed(temp); AX_MOTOR_TIM1_O_SetSpeed(temp); AX_MOTOR_TIM1_P_SetSpeed(temp); AX_Delayms(30); } AX_MOTOR_TIM1_M_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_N_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_O_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_P_SetSpeed(0); AX_Delayms(1000);
printf("*电机反方向增速旋转\r\n"); for (temp = 0; temp <= 200; temp++) { AX_MOTOR_TIM1_M_SetSpeed(-temp); AX_MOTOR_TIM1_N_SetSpeed(-temp); AX_MOTOR_TIM1_O_SetSpeed(-temp); AX_MOTOR_TIM1_P_SetSpeed(-temp); AX_Delayms(30); } AX_MOTOR_TIM1_M_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_N_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_O_SetSpeed(0); AX_MOTOR_TIM1_P_SetSpeed(0); AX_Delayms(1000); } } |
实现效果
按照硬件连接说明连接好驱动和电机，电机可连接至四路控制接口中的任意一路，可以观察到电机做间隔的增速正转和反转。
