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电机的概念
电机是一种可以实现电能与机械能之间相互转换的设备，其可分为电动机和发电机两种，前者能够把电能转换为机械能，而后者能把机械能转化为电能。在学习STM32控制电机，一般说的都是电动机。
电机的分类
电机的种类繁多，其可按工作电源、用途、转子结构、运转速度等进行分类。这里，我们以用途为例，对常见的电机进行分类，具体的框图如下图所示：
?直流有刷电机
直流有刷电机（BDC）是一种内含电刷装置，可以将直流电能转化为机械能的电动机，在允许的范围内，只需要调整电压，即可调整它的转速，因此这类电机拥有良好的调速性能。直流有刷电机的实物图如下图所示：
?直流无刷电机
无刷电机是指无电刷和换向器的电机，又称为无换向器电机，它由电机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。早在十九世纪，就已经出现了无刷形式的电机，即交流鼠笼式异步电动机，但是它有许多无法克服的缺陷，以至于人们无法不断地探索更好的电机技术。直到上世纪中叶，晶体管诞生了，晶体管换向电路代替了传统的电刷与换向器结构，这种新型无刷电机克服了第一代无刷电机的缺陷。直流无刷电机的实物图如下所示：
舵机
舵机本身是一种”特殊“?的直流电机，其构造不仅只有电机部分，而且还自带了一个控制器，所以舵机本身就是一个闭环控制系统（伺服系统）。当我们给舵机发送指令信号时，它可以将指令信号变换为输出轴的角度并保持住，即便是负载发生了变化，它也能够进行自动调节。舵机的实物图如下图所示：
步进电机
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超负载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，不受负载变化的影响。步进电机的实物图如下如所示：
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?伺服电机
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的电动机（伺服即绝对服从的，会克服惯性等影响，价格较昂贵） 它搭配上驱动器，形成一个完整的伺服系统，就能够精确的控制速度、位置等。伺服电机具有线性度高、起动转矩大、运行范围广、无自转现象等显著特点，遗憾的是就目前来看，一套伺服系统的成本是比较昂贵的。
各类电机的特点
| 电机类别 | 特点 |
| 直流有刷电机 直流无刷电机、 舵机 步进电机 伺服电机 | 驱动简单，成本低廉，但是噪音大，故障较多，寿命也相对较短 噪音低，运转流畅，高速，寿命更长，但是控制较为复杂 自成闭环系统，角度控制优秀，价格低，但是带负载能力较弱 结构简单，驱动方便，没有积累误差，不过因为其可能存在丢步现象，精度不高 速度、位置控制精确，可低速运行，效率高，寿命长，可以说是目前最可靠的一类电机但是价格较高 |
?电机常用名词
转速：电机输出轴的速度，单位一般是r/min（转每分钟），也常用RPM表示
输出扭矩：表示了电机输出轴可以输出力的大小，单位一般为N.M或者kg.cm
工作电压：电机正常工作时的电压
额定电流：电机正常工作时的电流
堵转电流：电机负载过大，驱动力不足，发生堵转时的电流
电机控制相关的STM32外设
电机控制与STM32定时器的关系
电机的控制与STM32定时器有着密不可分的关系，举一两个例子：1、在直流有刷电机的控制中，我们常用脉冲宽度调制技术（PWM）来控制电压的大小，以此改变直流有刷电机的转速。
2、对于步进电机而言，接收的脉冲个数决定了它的旋转位置，脉冲频率决定了它的旋转速度。
从上面的例子可以看出，电机的控制本质上就是脉冲的控制，因此我们引入了STM32定时器，以便对脉冲信号实现更高效的控制。
基本定时器
STM32有众多的定时器，其中包括两个基本定时器（TIM6和TIM7）10个通用定时器（TIM2-TIM5、TIM9-TIM14）、2个高级定时器（TIM1和TIM8），这些定时器彼此完全独立，不共享任何资源。主要特性包括：16位自动重转载递增计数器，16位可编程预分频器，预分频系数1-65536，用于对计数器时钟频率进行分频，还可以出发DAC同步电路，以及生成中断/DMA请求。
时钟源：定时器的核心就是计数器，要实现计数的功能，首先要给它一个时钟源，基本定时器时钟挂载在APB1总线，它的时钟来源于APB1但是，基本定时器的时钟不是直接由APB1总线直接提供的，而是先经过一个倍频器。当APB1的预分频器系数为1，这个倍频器系数为1，即定时器的频率就等于APB1的频率，否则定时器的频率就等于2倍的APB1时钟频率。
控制器：控制器除了控制定时器的复位、使能、计数等功能之外，还可以用于触发DAC转换
时基单元：时基单元包括计数器寄存器（CNT）、预分频寄存器（PSC）、自动重装载寄存器（ARR）。基本定时器的三个寄存器都是16位寄存器，即可设置值范围为0-65535.时基单元的预分频器PSC，它有一个输入和一个输出。输入CK_PSC来源于控制器实际上就是来自于CK_INT，即2倍的APB1时钟，输出是分频后的时钟。CK_CNT = CK_PSC/(PSC[15:0]+1)
影子寄存器：从框图中可以看到，预分频器PSC后面有个影子寄存器，自动重装载寄存器也有一个影子寄存器。这就表示这些寄存器由影子寄存器，影子寄存器实质就是一个实际起作用的寄存器，不可直接访问。举个例子，我们可以把预分频系数写入预分频寄存器中，但是预分频寄存器只是起到缓存数据的作用，只有等到更新事件发生时，预分频器的值才会被写入到其影子寄存器中，这时才真正起作用。自动重装载寄存器同上述一样，唯一不同的在于自动重装载寄存器是否具有缓冲作用还受到ARPE的影响，当该位置为0时，ARR寄存器不进行缓冲，直接写入影子寄存器中，当该位置为1时，不起作用，等到更新事件发生时，才写入到影子寄存器中。这就是二者之间的差别。
更新事件：更新事件产生有两种情况，其一是由软件产生，将TIMx_EGR寄存器的UG置位1，产生更新事件后，硬件自动会将UG位清0，二是由硬件产生，满足以下条件时即可，计数器的值等于自动重装载寄存器的影子寄存器的值，这时产生更新事件。
高级定时器
?高级定时器简介
高级定时器框图
时钟源
高级定时器的试着用可以由下列的时钟源提供：
- 内部时钟（CK_INT）?
- 外部时钟模式1：外部输入引脚
- 外部时钟模式2：外部触发输入
- 内部触发输入：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
高级定时器时钟源的设置方法如下：
控制器
控制器包括：从模式控制器、编码器接口和触发控制器（TRGO）?。从模式控制器可以控制计数器复位、启动、递增/递减、计数。编码器接口针对编码器计数。触发控制器用来提供触发信号给别的外设，比如为其他定时器提供时钟或者为DAC/ADC的触发转换提供信号。
时基单元
包括基本定时器上面的时基单元。
高级定时器的计数模式有三种：递增计数模式、递减计数模式和中心对齐模式
递增计数模式：递增计数模式和基本计数器的计数模式是一样的。
递减计数模式：递减计数模式就是来一个计数脉冲就减1，称为定时器下溢。定时器溢出就会产生更新事件的发生，然后计数器又重新从自动重装载寄存器影子寄存器的值开始递减计数，如此循环。
中心对齐模式：中心对齐模式就是该模式下计数器先从0开始递增计数，直到计数器的值等于自动重装载寄存器的值-1时，定时器上溢，同时生成更新事件，然后自动重载寄存器影子寄存器的值开始递减计算，直到计数值等于1时，定时器下溢，同时生成更新事件，然后又从0开始递增计数，依次循环。每次定时器上溢或者下溢都会生成更新事件。计数器的计数模式的设置可以参考相应的寄存器配置。
?输入捕获
输入捕获包括4个输入捕获通道、输入滤波和边沿检测以及预分频器等部分。IO端口通过复用功能与这些通道相连。配置好IO端口的复用之后，将需要测量的信号输入到相应的IO端口，输入捕获部分可以对输入信号的上升沿、下降沿或者双边沿进行捕获，常见的测量有：测量输入信号的脉冲宽度、测量PWM输入信号的频率和占空比等。
输出比较
输出比较包括：4个输出比较通道，3个互补通道、死区发生器以及输出控制器，用于输出比较模式或者PWM模式.
高级定时器输出比较部分和通用定时器相比，多了带死区控制的互补输出功能。
断路功能
断路功能也称之为刹车功能，一般用于电机控制的刹车。断路源可以是刹车输入的引脚，也可以是一个时钟失败事件。时钟失败事件由复位时钟控制器中的时钟安全系统产生。系统复位后，断路功能默认被禁止，MOE位为低。