直流电机驱动与TB6612

直流电机是一种将电能转换为机械能的装置，有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转。作为大功率器件，GPIO口无法直接驱动，需要配合电机驱动电路来操作。而这时候就需要用到TB6612模块。作为一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向。

它的功能类似 L298N，但是：

效率更高（采用 MOSFET，导通电阻低，发热小）

体积更小

电压范围更宽（驱动电压 2.5V13.5V，逻辑电压 2.7V5.5V）

最大电流更大（连续 1.2A，每路可达 3.2A 峰值）

TB6612FNG 引脚功能

引脚	功能	说明
VCC	逻辑电源	2.7V ~ 5.5V（接 STM32 3.3V/5V）
VM	电机电源	2.5V ~ 13.5V（接电池/电源给电机供电）
GND	地	系统地，逻辑和电机地要共地
PWMA	电机A PWM	控制电机A转速（接 STM32 PWM 输出）
AIN1	电机A方向控制1	和 AIN2 组合确定方向
AIN2	电机A方向控制2	和 AIN1 组合确定方向
AO1、AO2	电机A输出	接电机A 两端
PWMB	电机B PWM	控制电机B转速
BIN1、BIN2	电机B方向控制	同 A 通道
BO1、BO2	电机B输出	接电机B 两端
STBY	芯片使能	高电平芯片工作，低电平待机（必须接高电平或 MCU 控制）

1.控制原理

方向由 IN1、IN2 决定，转速由 PWM 控制。

方向控制真值表

IN1	IN2	电机状态
0	0	停止（制动模式，电机两端短接）
1	0	正转
0	1	反转
1	1	停止（制动模式）

PWM 调速

PWMA/PWMB 接 MCU 的 PWM 输出。

占空比 0% → 电机停止

占空比 50% → 半速

占空比 100% → 全速

2.STM32 控制代码

main.c

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"      // STM32 标准外设库头文件，包含寄存器定义
#include "Delay.h"          // 延时函数
#include "OLED.h"           // OLED 显示驱动
#include "Motor.h"          // 电机控制模块
#include "Key.h"            // 按键输入模块

uint8_t KeyNum;             // 存储按键值（0 表示没按，1 表示按下 Key1）
int8_t Speed;               // 电机速度变量，范围 -100~100，正负决定方向

int main(void)
{
    OLED_Init();            // 初始化 OLED，配置 I2C/SPI
    Motor_Init();           // 初始化电机控制相关 IO（PA4/PA5 + PWM 输出 PA2）
    Key_Init();             // 初始化按键 GPIO

    OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");   // OLED 第一行显示文字"Speed:"

    while (1)
    {
        KeyNum = Key_GetNum();         // 扫描按键，返回 0 或 1
        if (KeyNum == 1)               // 如果按下了按键 1
        {
            Speed += 20;               // 每按一次，速度加 20
            if (Speed > 100)           // 如果超过 100
            {
                Speed = -100;          // 从 -100 重新开始（反转全速）
            }
        }
        Motor_SetSpeed(Speed);         // 设置电机速度和方向（核心函数）
        OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3); // 在 OLED 第 1 行第 7 列显示带符号速度值
    }
}

Motor.c

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"      // STM32 标准外设库头文件
#include "PWM.h"            // PWM 驱动模块

void Motor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能 GPIOA 时钟

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      // 推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;// 选择 PA4 和 PA5
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     // IO 速度
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                // 初始化 GPIOA4/A5

    PWM_Init();                                           // 初始化 PWM（PA2 → TIM2_CH3）
    // TB6612 接线说明：
    // PA4 → AIN1
    // PA5 → AIN2
    // PA2 → PWMA（PWM 占空比）
}

void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
    if (Speed >= 0) // Speed >= 0 → 电机正转
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);   // AIN1 = 1
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // AIN2 = 0
        PWM_SetCompare3(Speed);            // 设置 PWM 占空比 = Speed
        // TB6612 判定：AIN1=1，AIN2=0 → 正转
        // PWM 输入：Speed 值越大，占空比越大，转速越快
    }
    else            // Speed < 0 → 电机反转
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // AIN1 = 0
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);   // AIN2 = 1
        PWM_SetCompare3(-Speed);           // 占空比取 Speed 的绝对值
        // TB6612 判定：AIN1=0，AIN2=1 → 反转
        // PWM 输入：|Speed| 值越大，占空比越大，转速越快
    }
}

PWM.c

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"      // STM32 标准外设库头文件

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

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;      // 复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;            // PA2 → TIM2_CH3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    // IO 输出速度
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);               // 初始化 PA2

    TIM_InternalClockConfig(TIM2);                       // 使用内部时钟

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分频
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;      // ARR = 99，决定 PWM 精度（0~99）
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;    // PSC = 35，定时器时钟 = 72MHz/36 = 2MHz
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; // 不重复
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

    // PWM 周期 = (ARR+1) * (PSC+1) / 72MHz = 100*36/72MHz = 20kHz
    // → 电机驱动推荐 20kHz，超声波频率，听不到啸叫

    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);              // 初始化结构体
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;    // PWM 模式 1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 高电平有效
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 使能通道输出
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                   // CCR 初始值=0，占空比=0%
    TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);             // 配置 TIM2_CH3 → PA2

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                               // 启动 TIM2
}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare3(TIM2, Compare); // 设置 TIM2->CCR3 = Compare
    // 实际占空比 = Compare / (ARR+1) = Compare / 100
    // 例如：Compare=50 → 占空比50% → 电机得到一半电压 → 半速
}

Speed → 判断正负 → 控制 AIN1/AIN2 (PA4/PA5) → 控制电机正反转

Speed 的绝对值 → 写进 CCR3 → 生成 PWM → 控制 PWMA (PA2) → 控制转速

key.c

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

void Key_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

uint8_t Key_GetNum(void)
{
	uint8_t KeyNum = 0;
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
	{
		Delay_ms(20);
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
		Delay_ms(20);
		KeyNum = 1;
	}
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
	{
		Delay_ms(20);
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);
		Delay_ms(20);
		KeyNum = 2;
	}
	
	return KeyNum;
}