STM32 控制 3 个步进电机方案

STM32 控制 3 个步进电机方案，适用于 STM32F1 / F4 / G0 / L4（HAL 库），支持 独立速度 / 启停 / 加减速。

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一、推荐硬件方案（工业常用 ）

1、步进电机驱动方式

项目	推荐
步进驱动	DRV8825 / A4988 / TB6600
控制方式	STEP + DIR + EN
隔离	光耦（防干扰）
供电	电机与 MCU 分开供电

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2、 STM32 与 3 路步进电机连接

步进电机	STEP	DIR	EN
MOTOR1	PA0	PA1	PA2
MOTOR2	PA3	PA4	PA5
MOTOR3	PA6	PA7	PA8

每个电机 1 个定时器通道 产生 STEP 脉冲

DIR / EN 用 GPIO

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二、定时器方案（核心思想）

方案对比

方案	特点	推荐
定时器 PWM	精准、不占 CPU	推荐
SysTick 延时	简单但不准	❌
主循环翻转 IO	抖动大	❌

3 个电机 = 3 个定时器 PWM（TIM2 / TIM3 / TIM4）

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三、定时器 PWM 初始化（CubeMX）

TIM 配置（每个电机一路）

参数	设置
Mode	PWM Generation CHx
Prescaler	0
Counter Period	自动重装值
Pulse	占空比 50%
Polarity	High

例：72MHz → 50kHz 步进频率

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四、核心控制代码

1、 GPIO 定义（DIR / EN）

#define M1_DIR_H()   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET)
#define M1_DIR_L()   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET)
#define M1_EN_ON()   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET)
#define M1_EN_OFF()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET)

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2、 步进电机结构体

typedef struct
{
    TIM_HandleTypeDef *htim;
    uint32_t channel;
    uint32_t freq;
} StepMotor_t;

StepMotor_t motor[3] = {
    {&htim2, TIM_CHANNEL_1, 0},
    {&htim3, TIM_CHANNEL_1, 0},
    {&htim4, TIM_CHANNEL_1, 0}
};

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3、 设置电机转速（Hz）

void StepMotor_SetFreq(StepMotor_t *m, uint32_t freq)
{
    m->freq = freq;

    if (freq == 0)
    {
        __HAL_TIM_DISABLE(m->htim);
        return;
    }

    uint32_t arr = 1000000 / freq;   // 1MHz 计数
    __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(m->htim, arr - 1);
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(m->htim, m->channel, arr / 2);
    __HAL_TIM_ENABLE(m->htim);
}

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4、 电机启停控制

void StepMotor_Start(StepMotor_t *m)
{
    StepMotor_SetFreq(m, m->freq);
}

void StepMotor_Stop(StepMotor_t *m)
{
    StepMotor_SetFreq(m, 0);
}

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五、主函数示例（3 电机独立运行）

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_TIM2_Init();
    MX_TIM3_Init();
    MX_TIM4_Init();
    MX_GPIO_Init();

    M1_EN_ON();
    M2_EN_ON();
    M3_EN_ON();

    M1_DIR_H();  // 正转
    M2_DIR_H();
    M3_DIR_L();  // 反转

    StepMotor_SetFreq(&motor[0], 500);   // 500 Hz
    StepMotor_SetFreq(&motor[1], 800);
    StepMotor_SetFreq(&motor[2], 1200);

    while (1)
    {
        HAL_Delay(1000);
    }
}

参考代码 stm32控制3个步进电机程序 www.youwenfan.com/contentcst/182298.html

六、加减速

void StepMotor_Accel(StepMotor_t *m, uint32_t target_freq)
{
    while (m->freq < target_freq)
    {
        m->freq += 50;
        StepMotor_SetFreq(m, m->freq);
        HAL_Delay(10);
    }
}

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七、抗干扰 & 实战经验

共地 ：STM32 GND 必须与驱动器 GND 相连
光耦隔离 ：STEP / DIR 必须隔离
细分设置 ：DRV8825 推荐 16 细分
低速加减速 ：否则必丢步
ENA 使能：不运行时关掉电机电流

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八、可扩展方向

FreeRTOS 多任务控制

多轴插补（直线 / 圆弧）

编码器闭环步进

Modbus / CAN 远程控制

位置模式（脉冲计数）