STM32 外设驱动模块九：TB6612FNG 电机驱动模块

1. 模块简介

TB6612FNG 是 STM32 嵌入式系统中常用的 电机驱动模块 ，广泛用于 机器人控制、电动工具驱动、自动化设备 等领域。

在实际项目开发中，TB6612FNG 具有如下典型用途：

机器人控制系统：驱动电动小车、机械臂等。
自动化设备控制：驱动传送带、自动化门等。
DIY 项目：适用于 Arduino 或树莓派等开发平台，帮助开发者实现高效的电机控制。

2. 原理解析

2.1 硬件工作原理

TB6612FNG 模块通过接收来自微控制器（如 STM32）的 PWM 信号控制直流电机的转速，并通过输入引脚控制电机的转动方向。模块依赖于 PWM 调速原理 和 电平控制原理 工作。通过 PWM 信号调节占空比来控制电机速度，方向控制则通过输入引脚的电平变化（高电平/低电平）实现。

2.2 电路连接示意

说明：

GPIO 配置：PA4 和 PA5 配置为推挽输出，用于控制电机的转向；PA2 配置为 PWM 输出，用于调节电机的转速。
电阻、滤波：在设计时，可以加上电流限制电阻，确保驱动模块的稳定性。

3. 外设配置思路

3.1 涉及外设资源

外设名称	用途说明
GPIO	控制电机的转向和PWM信号
定时器（TIM）	生成PWM信号，控制电机转速
电源管理	提供模块和电机所需的电压

3.2 配置步骤概述

开启相关外设时钟：开启 GPIO 和定时器时钟。
配置 IO 模式：设置 PA4 和 PA5 为推挽输出，PA2 为复用推挽输出。
配置 PWM 信号：通过定时器生成 PWM 信号，并将其输出到 PA2。
调用初始化函数应用配置：初始化 GPIO 和定时器，启动电机驱动模块。

4. 标准库驱动代码

4.1 头文件引用

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#include "stm32f10x.h"

4.2 初始化函数

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void Motor_Init(void) {
    // 开启时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启 GPIOA 时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);   // 开启 TIM2 时钟

    // GPIO 初始化
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;  // PA4 和 PA5 为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  // 初始化 PA4 和 PA5

    // PWM 初始化
    PWM_Init();
}

void PWM_Init(void) {
    // TIM2 时基单元配置
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;  // 预分频
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;  // 设定周期为 100
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);  // 应用配置

    // PWM 输出通道配置
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;  // 初始占空比为 0
    TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  // 配置 TIM2 的通道 3

    // 启动定时器
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  // 启动 TIM2 定时器
}

4.3 控制电机速度与方向

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void Motor_SetSpeed(int8_t Speed) {
    if (Speed >= 0) {  // 正转
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);  // PA4 高电平
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  // PA5 低电平
        PWM_SetCompare3(Speed);  // 设置 PWM 输出的占空比
    } else {  // 反转
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);  // PA4 低电平
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);  // PA5 高电平
        PWM_SetCompare3(-Speed);  // 设置 PWM 输出的占空比
    }
}

4.4 主函数范例

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int main(void) {
    Motor_Init();  // 初始化电机

    while (1) {
        // 根据需要调整电机速度
        Motor_SetSpeed(50);  // 设置电机速度为 50
        // 其他操作
    }
}

5. 应用扩展建议

拓展功能	实现说明或应用场景
电机方向控制	通过控制 AIN1 和 AIN2 的电平，实现电机正反转。
多个电机控制	通过扩展 TB6612FNG 模块，控制更多电机。
PWM 控制	根据需求调整 PWM 的占空比，实现电机精确速度控制。

6. 常见问题与调试建议

问题现象	排查与解决建议
电机不转动	检查电源连接、电压范围是否合适，确保 PWM 信号输出正确。
电机转速不稳定	检查 PWM 信号占空比，确保定时器配置正确，且没有干扰。
电流过大	检查电机负载，确认电源和电机匹配，可能需要加装限流电阻。

结语

TB6612FNG 电机驱动模块 是嵌入式开发中非常重要的模块，广泛应用于机器人控制和自动化设备中。掌握该模块的使用，不仅可以有效控制电机的速度和方向，还可以为后续的系统设计提供强大的支持。通过掌握其原理和标准库驱动，你可以快速实现复杂的电机控制任务。