STM32的Sg90舵机

1.舵机到底要的是什么信号？

想象舵机就像一个"听秒表的工人"：

这个工人每隔 20ms 就抬头看看秒表一次。

秒表上的高电平持续多久，他就把这个时间当成"指令角度"。

高 1ms → 转到最左（0°）

高 1.5ms → 转到中间（90°）

高 2ms → 转到最右（180°）

所以：舵机只关心"脉宽多少微秒"，不关心占空比，也不关心电平是多少次。

它就像在量高电平的时间长度。

为什么舵机用 PWM 控制？

舵机的内部

常见 3 线舵机（信号、VCC、电源地）内部是：电机 + 减速齿轮 + 电位器反馈 + 控制器。

外部只给它一个周期固定、脉宽可变的控制脉冲，舵机内部会把"脉宽"当作目标角度，做闭环去转到位。

舵机"吃"的信号

帧周期：通常 20 ms（50 Hz）最通用；很多舵机允许 40--300 Hz，数字舵机还能更高，但50 Hz 是最安全默认。

脉宽：常见 1.0 ms ≈ 0°、1.5 ms ≈ 90°、2.0 ms ≈ 180°（具体要以舵机说明书/实测为准；有些是 0.5--2.5 ms）。

注意：这是"定周期的脉宽控制"，不是单纯追求占空比。我们用定时器 PWM 正是为了精准到微秒地生成这个脉宽。

为什么用 PWM？

PWM（脉宽调制）就是 MCU 内部"定时器"自动帮我们生成一个方波信号：

周期固定：20ms 一次。

高电平可调：可以是 1000us、1500us、2000us......

不用自己 while(1) 里 delay 搞波形，定时器硬件自动输出，非常精准。

所以我们用定时器 + PWM 模式，就是为了让 MCU 硬件替我们"定点报时"。

2.在 STM32 里怎么做？

MCU 的"定时器"就像一个秒表：

PSC（预分频器）：决定秒表走得快还是慢。

ARR（自动重装载）：决定多少数后清零 → 就是周期。

CCR（比较寄存器）：决定在哪个数的时候翻转电平 → 就是脉宽。

举例（假设 STM32 主频 72MHz）：

让秒表每 1 微秒加 1（PSC=71）。

设置 ARR=20000 → 秒表数到 20000 就清零 → 周期 20ms。

设置 CCR=1500 → 秒表数到 1500 的时候输出翻转 → 高电平 1.5ms。

这样我们就得到了一个"周期 20ms、高电平 1.5ms"的 PWM，舵机看到它，就会乖乖转到 90°。

把角度变成脉宽

角度和脉宽是线性映射：

脉宽(us)=1000+(角度/180)×(2000−1000)，比如：

0° → 1000us

90° → 1500us

180° → 2000us

所以我们只要给定一个角度，就能算出对应的脉宽，然后设置到 CCR 寄存器。

为什么必须这样做？

因为舵机内部的电路就是按照"高电平时间长度"来解码的。

如果你给它随便一个 PWM（比如频率 1kHz，占空比 10%），它根本不懂，会乱抖。

只有20ms 周期 + 特定的脉宽，舵机才能正确理解。

举个直观的比喻

想象你和舵机在玩手电筒信号：每 20 秒我都给你亮一次手电筒。如果亮 1 秒，你就走到左边。如果亮 1.5 秒，你就走到中间。如果亮 2 秒，你就走到右边。舵机就是这么傻，但很稳定。

3.举例具体代码案例

主函数 main.c

cpp 复制代码

OLED_Init();       // 初始化 OLED 显示屏
Servo_Init();      // 初始化舵机（其实就是初始化 PWM）
Key_Init();        // 初始化按键

OLED_ShowString(1,1,"Angle:");

while (1)
{
    KeyNum = Key_GetNum();  // 读按键
    if(KeyNum == 1)
    {
        Angle += 30;        // 每按一下 +30°
        if(Angle > 180)
        {
            Angle = 0;      // 超过180°回到0°
        }
    }
    Servo_SetAngle(Angle);               // 把角度换成 PWM 脉宽
    OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);        // 显示角度
}

按一次按键 → Angle += 30 → Servo_SetAngle(Angle) → 改 PWM 脉宽 → 舵机转动。

PWM_Init()

cpp 复制代码

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;       // TIM2_CH2 -> PA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

STM32 主频 72 MHz

PSC=72-1 → 72 分频 → 定时器时钟 = 1 MHz（1 tick = 1us）

ARR=20000-1 → 每数到 20000 清零 → 周期 = 20000us = 20ms 20ms 就是舵机需要的 PWM 周期。

cpp 复制代码

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;   // PWM1 模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                  // CCR 初值
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

输出 PWM1 模式：计数器 < CCR → 高电平

计数器 ≥ CCR → 低电平

这样一来，高电平的长度就取决于 CCR。

PWM_SetCompare2()

cpp 复制代码

void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);
}

直接改 CCR2，控制高电平时间。

比如 Compare=1500 → 高电平 1500us → 舵机转到 90°。

Servo_SetAngle()

cpp 复制代码

void Servo_SetAngle(float Angle)
{
    PWM_SetCompare2(Angle/180.0f*2000 + 500);
}

把角度（0°~180°）映射到脉宽：

Angle=0 → CCR=500 → 500us

Angle=180 → CCR=2500 → 2500us

这就是一个 500~2500us 的范围。

（有些舵机要求 1000~2000us，我这里用了 500~2500us，表示支持的角度范围更大，实际可能会超出舵机物理限制，要注意一下）。

总结一下

参数/函数	作用	对应舵机需求
PSC=72-1	定时器分频，得到 1MHz 计数频率	1 tick = 1us
ARR=20000-1	自动重装载，周期 20000us	20ms 周期
CCR2	捕获比较寄存器	控制高电平时间（us）
PWM1 模式	输出模式	高电平持续到 CCR，符合舵机信号
Servo_SetAngle()	角度→脉宽换算	0°=500us，180°=2500us
PA1 (TIM2_CH2)	PWM 输出引脚	信号送到舵机

4.注意：普通舵机（角度型） vs 连续旋转舵机（360°型）

特性	普通舵机（角度舵机）	连续旋转舵机（360°舵机）
控制信号周期	20ms（50Hz）	20ms（50Hz）
PWM脉宽含义	表示目标角度	表示旋转方向和速度
典型控制范围	0.5ms ~ 2.5ms ≈ 0°~180°	1.0ms ~ 2.0ms = 速度控制（1.5ms停止）
1.0ms信号	接近 0°位置	反转（中速）
1.5ms信号	中间角度（≈90°）	停止
2.0ms信号	接近 180°位置	正转（中速）
反馈机制	内部电位器 → 有角度反馈	无反馈，类似直流电机
能否定位	可以，转到角度后会自动停	不可以，只能连续旋转
控制目标	绝对角度	转速 + 方向
主要用途	机械臂、云台、模型舵面	小车驱动轮、电机替代
代码实现公式	`PWM = (Angle/180)*2000 + 500`	`PWM = 1500 + speed*5`（speed=-100~100）

具体连续旋转舵机，之后会详细说明(这边可以留意一下）