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[嵌入式]STM32F4步进电机速度和位移与定时器输出PWM频率计算

STM32主频

F1主频只有72M,F4芯片主频最高可以达到168M。

F4定时器频率

因为系统初始化SystemInit函数里初始化APB1总线时钟为4分频即42M,APB2总线时钟为2分频即84M,所以TIM1、TIM8~TIM11的时钟为APB2时钟的两倍即168M,TIM2~TIM7、TIM12~TIM14的时钟为APB1的时钟的两倍即84M。

步进电机参数

电机参数如下:步距角 = 1.8° ?细分=16? 螺距= 1mm(电机转一圈,对应的距离是1mm)

一圈360°需要的脉冲数 = 360/1.8*16 = 3200 pulse?

又因为电机转一圈,对应的距离是1mm, 所以 电机带动轮子走1mm = 3200pulse

#define ?MM_TO_PLUSE? 3200//1mm对应的脉冲数

#define PLUSE_TO_MM (1/3200)//一个脉冲对应的距离

#define ?DIS_MM_TO_PLUSE(dis) ? ( MM_TO_PLUSE * (dis) ?) //将以mm为单位的长度抓换成对应的脉冲数

#define SPEED_TO_PLUSE(speed) ( (speed) *MM_TO_PLUSE? ) //将mm/s的速度转换成HZ

到此为止,电机之间脉冲和距离之间的关系已经搞明白了,那我们开始言归正传,如何计算出我们需要的定时器频率输出了?

假设我们系统需要达到30mm/s的速度而且我们用的是timer2,30mm/s即1s内路程30mm,30mm需要30*3200=96000个脉冲,即1s内需要96000个脉冲(即频率96KHz),调用宏计算 30mm/s * 3200 = 96000Hz的频率 = 96KHz。意思就是说们只要定时器输出的PWM能够满足96KHz的频率就可以了。

将上面的公式换算成 输出频率 = ?定时器的时钟频率(注意是时钟频率不是输出频率)/(分频系数 + 1)/( 计数值+1)

将psc = (84-1)?,内部自动加1 ,带入上面的公式就可以计算出计数值 = 1000。就可以输出对应的速度了。

#define TIMER_CLK ? (84000000/84) //84Mhz 84分频

#define CALC_ARR(speed) ?(TIMER_CLK /(speed)*MM_TO_PLUSE??)

知道速度值就可以调用CALC_ARR宏返回对应的ARR寄存器值啦,我们就可以根据机器的系统参数来控制了。

概念理解

1. PWM模式由TIM_ARR寄存器确定频率,由TIM_CCR寄存器确定占空比的信号。

2. 举例说明:例如TIM时钟频率设置为36MHZ输出比较寄存器中的自装载值为3599即ARR Register = 3599,则输出的PWM频率为

???????????????????frequency = 36MHZ/(ARR+1)=10KHZ。设置捕获寄存器的值CCR_Value(即高电平计数值)= 1800.,则占空比

?????????????????? duty cycle = 1800//3600=50%

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加:2021-11-11 12:52:08  更:2021-11-11 12:53:01 
 
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