基于 STM32 的四路 PWM 控制智能小车运动的模块化控制程序

平凡灵感码头2025-06-12 13:51

今天简单实现一下，智能小车的运动模块程序.

实现小车的前进，后退，转向，就是通过电机IO口输出PWM，控制电机转速，实现上述功能.

主函数

复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "car.h"
#include "Key.h"




uint8_t i;


int main(void)
{
robot_Init();    // 机器人初始化
Key_Init();      // 按键初始化


while (1)
	{
if(Key_GetNum() == 1)
		{
		 makerobo_run(70,5000);//前进1S
		 makerobo_brake(500);//停止0.5S
		 makerobo_back(70,5000); //后退1s
   	}


	}
}

key.c函数详解

复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"


void Key_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);


	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}


uint8_t Key_GetNum(void)
{
uint8_t KeyNum = 0;
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0)
	{
Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_15) == 0);
Delay_ms(20);
		KeyNum = 1;
	}
return KeyNum;
}

首先将PA15初始化为上拉输入模式

按键的逻辑：

  • 你只有在 ："检测到按下 → 消抖 → 等待松开 → 再次消抖"完成之后，才会返回 1。
  • 如果你一直按住按键，这个函数的 while 会阻塞，直到你松开才结束。

PWM.函数详解

复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void PWM_Init(void)
{
	  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
      TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;


      //使能定时器TIM4时钟，注意TIM4时钟为APB1
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
      //使能PWM输出GPIO时钟
      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE); 


      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;//定时器TIM4的PWM输出通道1,TIM4_CH1
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO


      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;//定时器TIM4的PWM输出通道2,TIM4_CH2
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO


      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;//定时器TIM4的PWM输出通道3,TIM4_CH3
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO


      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//定时器TIM4的PWM输出通道4,TIM4_CH4
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO


      TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 100 - 1;//arr;//自动重装值
      TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =36 - 1;//psc; //时钟预分频数
      TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
      TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数模式
      TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化TIM4


      //初始化TIM4_CH1的PWM模式
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//??PWM??1
      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//??????
      TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;//??????
      TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);//???TIM4_CH1


      //初始化TIM4_CH2的PWM模式
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
      TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
       //TIM4_CH2初始化,OC2
      TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);


       //初始化TIM4_CH3的PWM模式
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
      TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
      TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);


      //初始化TIM4_CH4的PWM模式
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
      TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
      TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);


      //使能4个通道的预装载寄存器
      TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//OC1
      TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//OC2
      TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//OC3
      TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);//OC4
      TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, ENABLE); //使能重装寄存器


      TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);//使能定时器TIM4,准备工作 
}

这段代码是 STM32 上使用 定时器 TIM4 产生 四路 PWM 信号 的完整初始化过程。用于控制四个电机通道

分段详解

① 开启时钟

复制代码 
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);       

// 开启 TIM4 时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);      

// 开启 GPIOB 时钟
  • TIM4 属于 APB1 总线外设，需要使能其时钟。
  • GPIOB 属于 APB2 总线外设，也要开启时钟。

② 初始化 GPIO：PB6~PB9 为复用推挽输出

复制代码 
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  

// 复用功能推挽输出（用于 PWM）

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

// I/O 速度选择为 50MHz

然后四次初始化：

  • GPIO_Pin_6：对应 TIM4_CH1
  • GPIO_Pin_7：对应 TIM4_CH2
  • GPIO_Pin_8：对应 TIM4_CH3
  • GPIO_Pin_9：对应 TIM4_CH4

🧠 PWM 信号必须由"复用功能引脚"输出。

③ 配置定时器基本参数（频率、模式）

复制代码
复制代码 
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 100 - 1;//arr;//自动重装值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =36 - 1;//psc; //时钟预分频数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化TIM4
复制代码

计数频率计算公式：

PWM计数频率 = 主频 / (PSC + 1) = 72MHz / 36 = 2MHz

PWM输出频率 = 计数频率 / (ARR + 1) = 2MHz / 100 = 20KHz

即：输出一个周期为 20KHz 的 PWM 波形，占空比由后面设置的 CCR 值决定。

④ 配置每个通道的 PWM 模式（4次）

复制代码 
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;       // PWM 模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 输出使能

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                       // 初始脉宽占空比 = 0%

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;   // 高电平有效

然后依次配置：

  • TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);：CH1（PB6）
  • TIM_OC2Init(...)：CH2（PB7）
  • TIM_OC3Init(...)：CH3（PB8）
  • TIM_OC4Init(...)：CH4（PB9）

⑤ 使能预装载寄存器（可动态更新 PWM）

复制代码 
TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);

TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, ENABLE);  // 使能自动重装载寄存器

预装载作用：

  • 修改 PWM 占空比不会立刻生效，而是到下一个计数周期才会更新，防止中间跳变问题。

⑥ 启动定时器

复制代码 
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

TIM4 开始工作，四路 PWM 信号就开始输出了！

智能小车的运动控制函数

就是控制智能小车的四个电机通道的PWM，控制小车的前进，转向，后退

复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"
#include "Delay.h"
// 机器人初始化
void robot_Init(void)
{
  PWM_Init(); 
}


//四路PWM控制速度调节
void robot_speed(uint8_t left1_speed,uint8_t left2_speed,uint8_t right1_speed,uint8_t right2_speed)
{	
      TIM_SetCompare1(TIM4,left1_speed);
      TIM_SetCompare2(TIM4,left2_speed);
      TIM_SetCompare3(TIM4,right1_speed);
      TIM_SetCompare4(TIM4,right2_speed);
}


// 基本的运动函数
// 机器人前进
void makerobo_run(int8_t speed,uint16_t time)  //前进函数
{
      if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
      if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}
	    robot_speed(speed,0,speed,0);
            Delay_ms(time);                 // 时间为毫秒
            robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止


}


void makerobo_brake(uint16_t time) //刹车函数
{
robot_speed(0,0,0,0);     // 电机停止 
Delay_ms(time);          // 时间为毫秒   
}


void makerobo_Left(int8_t speed,uint16_t time) //左转函数
{
	    if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}
         robot_speed(0,0,speed,0);
         Delay_ms(time);                 //时间为毫秒  
	  robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止


}


void makerobo_Spin_Left(int8_t speed,uint16_t time) //左旋转函数
{
		  if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
                 if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}  
    robot_speed(0,speed,speed,0);
    Delay_ms(time);                    //时间为毫秒 
    robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止			
}


void makerobo_Right(int8_t speed,uint16_t time) //右转函数
{
	    if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
           if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}
         robot_speed(speed,0,0,0);
         Delay_ms(time);                 //时间为毫秒  
	  robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止


}


void makerobo_Spin_Right(int8_t speed,uint16_t time) //右旋转函数
{
		  if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
                 if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}  
            robot_speed(speed,0,0,speed);
            Delay_ms(time);                    //时间为毫秒 
            robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止			
}


void makerobo_back(int8_t speed,uint16_t time)  //后退函数
{
      if(speed > 100)
			{
				speed = 100;
			}
      if(speed < 0)
			{
				speed = 0;
			}
	    robot_speed(0,speed,0,speed);
            Delay_ms(time);                 // 时间为毫秒
            robot_speed(0,0,0,0);           // 机器人停止


}

分段详解

一、初始化函数

复制代码 
void robot_Init(void)

PWM_Init();

// 调用 PWM 初始化函数（定义在 PWM.c 中）

作用：配置好 TIM4 输出四路 PWM，控制机器人四个电机的速度。

二、电机速度设置函数

复制代码 
robot_speed(uint8_t left1_speed,uint8_t left2_speed,uint8_t right1_speed,uint8_t right2_speed)

TIM_SetCompare1(TIM4,left1_speed);   

// 设置PWM通道1输出占空比

TIM_SetCompare2(TIM4,left2_speed);   

// 设置PWM通道2

TIM_SetCompare3(TIM4,right1_speed);  

// 设置PWM通道3

TIM_SetCompare4(TIM4,right2_speed);  

// 设置PWM通道4

控制四个电机的转动速度，分别为：

left1 左前

left2 左后

right1 右前

right2 右后

三、基本运动函数

makerobo_run(int8_t speed,uint16_t time)

------ 前进
robot_speed(speed,0, speed,0);// 左前电机和右前电机正转
Delay_ms(time);// 持续运动一段时间
robot_speed(0,0,0,0);// 停止运动

makerobo_back(int8_t speed,uint16_t time)

------ 后退
robot_speed(0, speed,0, speed);// 左后、右后电机正转，实现后退
Delay_ms(time);
robot_speed(0,0,0,0);

makerobo_Left(int8_t speed,uint16_t time)

------ 向左转弯
robot_speed(0,0, speed,0);// 仅右前电机动，车向左偏转
Delay_ms(time);
robot_speed(0,0,0,0);

makerobo_Right(int8_t speed,uint16_t time)

------ 向右转弯
robot_speed(speed,0,0,0);// 仅左前电机动，车向右偏转
Delay_ms(time);robot_speed(0,0,0,0);

四、原地旋转函数

makerobo_Spin_Left(int8_t speed,uint16_t time) ------ 原地左旋转

robot_speed(0, speed, speed,0);// 左后电机反转（速度为正，装反电源），右前电机正转
// 实现两边相反转动，原地逆时针旋转
Delay_ms(time);
robot_speed(0,0,0,0);

makerobo_Spin_Right(int8_t speed, uint16_t time) ------ 原地右旋转

robot_speed(speed,0,0, speed);// 左前、右后电机正转，原地顺时针旋转
Delay_ms(time);
robot_speed(0,0,0,0);

五、刹车函数

复制代码 
makerobo_brake(uint16_t time)
robot_speed(0, 0, 0, 0); 
// 所有电机停止
Delay_ms(time);          
// 刹车等待时间
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