stm32f407驱动步进电机（用限位传感器限制位置）

一、硬件
1.硬件准备：57步进电机（型号57CM18），驱动器TB6600，开发板STM32F407ZGT6，SN-4NDO限位金属传感器，检测面在9mm左右。



2.连线

驱动器右边分有两个区域

Signal：用于驱动器与开发板连接，进行电机的控制驱动。

ENA接口：当此信号有效时，驱动器将自动切断电机绕组电流，使电机处于自由状态（无保持转矩）。当此信号不连接时默认为无效状态，这时电机绕组通以电流，可正常工作。
DIR接口：控制电机旋转方向，信号有效时电机顺时针旋转，无效时逆时针旋转。
PUL接口：步进电机驱动器把控制器发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，驱动器每接受一个脉冲信号 PUL，就驱动步进电机旋转一个步距角，PUL 的频率和步进电机的转速成正比。对于最佳输入要求，此信号占空比最好 1:1，脉冲信号的频率不大于100KHz。
连接方式有两种方法：

（1）共阳极连接



将驱动器的ENA+,DIR+,PUL+接地， 阴极接电，也就是开发板的相对应的控制管脚。

（2）共阴极连接



如STM32F407接线如下:

ENA+（驱动器）  PE6（开发板）
DIR+（驱动器）  PE5（开发板）
PUL+（驱动器）  PC7（开发板）
ENA- DIR- PUL-（驱动器） GND（开发板）

3. High Voltage区域

该区域用于驱动器与步进电机连接。
和下图类似：




电机接法：





这里我采用的是驱动器接法是共阴极接法



对于电源，开发板使用3.3v，电机使用12v，1A，可根据实际情况调整。


4.细分

根据需求，该驱动器最多支持32细分，根据指示的S1,S2,S3开关状态调整驱动器侧面的dip拨码进行细分选择，同样可以通过S4,S5,S6三个开关控制电流大小，最大支持3.5A，峰值电流为4.0A。

我这里采用了4细分。具体如下图：



5.故障问题



PWR：绿灯，电源指示灯。
ALARM：红灯，故障（过流、过热和欠压）时亮。红灯亮起时，表明驱动器出故障了，
请立即切断驱动器电源，排除故障后再继续操作。

6.限位金属传感器

虽然说是传感器，但其实就是一个开关量，就跟光电开关一样。有两种接法：

• PNP接法
  

蓝线接地，棕线接电源，黑色线作为输出接入开发板作为输入，在PNP接法中，常态黑色线为低电平，当传感器检测到物体时，会输出24V正电压。

NPN接法差别就是检测到物体时，黑线输出的是负电压。

我这里将传感器的黑线输出连接至KEY0作为对开发板的输入，当检测到物体时，PB0引脚会变为低电平。

二、代码

驱动器代码参照正点原子的例程，然后针对具体的情况做了相应的更改
主要用到了四个函数

void Driver_Init(void);//驱动器初始化

void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr, u16 psc)；//TIM8_CH2 初始化 单脉冲+重复计数模式

void Locate_Rle(long num, u32 frequency, DIR_Type dir) //相对定位函数

void Locate_Abs(long num, u32 frequency);/绝对定位函数

1.驱动初始化

由于ENA和DIR使用的引脚为PE6,PE5，因此在初始化中对它们进行相关的初始化即可（可以根据自己的开发板来更改引脚）。

整体流程：
定义GPIO结构体
使能GPIOE时钟
对结构体进行相关初始化，推挽输出，上拉等
设置PE5，输出为高电平沿顺时针方向
设置PE6,输出为低电平，使能输出

void Driver_Init(void)

{

        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;

        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;

        GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

        GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5);

        GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_6);

}

2.定时器

定时器的时基单元主要有三个寄存器组成：16位计数器，自动重转载寄存器（包括一个影子寄存器），预分频器（控制计数器时钟），其中预分频计数器的时钟频率1——65535。

16位向上、向下、向上/向下自动装载计数器
● 16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65536之间的任意
数值
● 4个独立通道：
─ 输入捕获
─ 输出比较
─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)
─ 单脉冲模式输出
● 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
● 如下事件发生时产生中断/DMA： ─ 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
─ 输入捕获
─ 输出比较
● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路
● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理

因为用到TIME8与GPIOC（进行端口复用），所以使能对应的时钟。将GPIOC的Pin7复用为TIME8，对TIME8的结构体进行变量初始化，查开发手册可以知道，PC7复用功能为TIME8的CH2。

整体流程

配置TIME8，GPIOC时钟。
初始化TIM8，设置ARR（自动装填值即周期），PSC（时钟预分频系数）
设置TIM8_CH2的PWM模式，使能TIM2_CH2输出
使能TIM2

/***********************************************

//TIM8_CH2(PC7) 单脉冲输出+重复计数功能初始化

//TIM8 时钟频率 84*2=168MHz

//arr:自动重装值

//psc:时钟预分频数

************************************************/

void TIM8_OPM_RCR_Init(u16 arr,u16 psc)

{                                                         

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM8,ENABLE);          //TIM8时钟使能   

        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);         //使能PORTC时钟                                                                                    

        GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_TIM8); //GPIOC7复用为定时器8

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;           //GPIOC7

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;        //复用功能

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;        //速度100MHz

        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;      //推挽复用输出

        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;      //下拉

        GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);               //初始化PF9

        TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值   

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式

        TIM_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_IT_Update);

        TIM_UpdateRequestConfig(TIM8,TIM_UpdateSource_Regular); /********* 设置只有计数溢出作为更新中断 ********/

        TIM_SelectOnePulseMode(TIM8,TIM_OPMode_Single);/******* 单脉冲模式 **********/

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2

        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出2使能

        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable; /****** 比较输出2N失能 *******/

        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr>>1; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值，右移一位

        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高

        TIM_OC2Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

        TIM_OC2PreloadConfig(TIM8, TIM_OCPreload_Enable);  //CH2预装载使能         

        TIM_ARRPreloadConfig(TIM8, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器

        TIM_ITConfig(TIM8, TIM_IT_Update ,ENABLE);  //TIM8   使能或者失能指定的TIM中断

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM8_UP_TIM13_IRQn;  //TIM8中断

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //先占优先级1级

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  //从优先级1级

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能

        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

        TIM_ClearITPendingBit(TIM8, TIM_IT_Update);  //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源

        TIM_Cmd(TIM8, ENABLE);  //使能TIM8                                                                                          

}

3.中断服务函数

void TIM8_UP_TIM13_IRQHandler(void)

{

        if(TIM_GetITStatus(TIM8,TIM_FLAG_Update)!=RESET)//更新中断

        {

                TIM_ClearITPendingBit(TIM8,TIM_FLAG_Update);//清除更新中断标志位               

                if(is_rcr_finish==0)//重复计数器未设置完成

                {

                        if(rcr_integer!=0) //整数部分脉冲还未发送完成

                        {

                                TIM8->RCR=RCR_VAL;//设置重复计数值

                                rcr_integer--;//减少RCR_VAL+1个脉冲                                

                        }else if(rcr_remainder!=0)//余数部分脉冲 不为0

                        {

                                TIM8->RCR=rcr_remainder-1;//设置余数部分

                                rcr_remainder=0;//清零

                                is_rcr_finish=1;//重复计数器设置完成                                

                        }else goto out;   //rcr_remainder=0，直接退出                        

                        TIM_GenerateEvent(TIM8,TIM_EventSource_Update);//产生一个更新事件 重新初始化计数器