【STM32 .Net MF开发板学习-13】用PWM驱动智能

这段时间一直忙着开发基于 .NET Micro Framwork 系统的远程医疗系统（参见： http://space.cnblogs.com/group/topic/41835/ ），所以隔了近一个礼拜的时间，才有精力继续研究 PWM 驱动智能小车的问题。

以前对步进电机和直流电机的控制了解不深，以为仅对步进电机而言，才能进行 PWM 控制，及到购买相关的驱动板和步进电机后，才发现由于驱动板的原因，控制步进电机的方向、速度只能通过 IO 控制，相关内容请参见我以前写的博文《 步进电机控制（非 PWM 模式） 》。

在介绍具体的控制代码之前，为了便于更深入的了解 PWM 控制直流电机的机制，我们先粗略了解一下 H 桥驱动直流电机的原理。

（ 1 ）、 H 桥式电机驱动电路包括 4 个三极管和一个电机；

（ 2 ）、导通 Q1 和 Q4 ，电流从 Q1 经电机流到 Q4 ，电机顺时针转动；

（ 3 ）、导通 Q3 和 Q2 ，电流从 Q3 经电机流到 Q2 ，电机逆时针转动；

（ 4 ）、电流的大小，决定了电机的转速，通过 PWM 的占空比（电流通断比）来决定电流的大小，从而间接控制了电机的转速。

当然为了提高驱动能力三级管会换为 MOS 管，不过其原理都是一样的。但是实际使用的时候，用分立元件制作 H 桥是很麻烦的，现在都是采用封装了 H 桥的集成电路芯片，如比较常用芯片有 L293B 、 L293D 、 L298N 、 TA7257P 、 SN754410 等。

更多关于 H 桥的相关知识，请参见如下文章：

（ 1 ）、《 关于直流电机 H 桥驱动方案的选择 》

（ 2 ）、《 H 桥及直流电机驱动电路详述文档信息 》

（ 3 ）、《 直流电机的 PWM 冲调速控制技术 》

我们目前所选用的四路直流电机驱动器，其核心芯片就是 L293B 芯片，每个芯片集成了两个 H 桥电路，可以同时控制两路直流电机。

L293B 芯片的原理图如上图所示，内含两路 H 桥，四路输入，两路方向控制，两路 PWM 控制。

实际应用发现，让直流电机正反转有如下组合控制（仅以 A 路示例）

（ 1 ）、 A 向 高电平输入 PWMA 输入 PWM 方波 直流电机正向旋转

（ 2 ）、 A 向 低电平输入 PWMA 输入 PWM 方波 直流电机反向旋转

（ 3 ）、 A 向和 PWMA 交换， A 向输入 PWM 方波， PWMA 保持高电平或低电平

不同的组合，不同的控制方式，则直流电机的运转方向不同，并且有的组合 PWM 占空比高，反而转速低，而有的就是占空比高，则转速也高。

和红牛开发板的具体接线如下：

M1_S – PA6 (TIM3_CN1)

M1_D – PA4

M2_S – PA7 (TIM3_CN2)

M2_D – PA5

智能小车，我们选用相对低价，且比较容易安装红牛开发板的小车底盘，共有两种组装方案，如下图所示，我比较倾向推荐第二种组装方案。

（ 1 ）、小车底盘散件；

（ 2 ）、安装后的小车；

（ 3 ）、 .NET Micro Framework 开发板固定到小车底盘上（蓝色区为安装固定位置）

（ 4 ）、不用小车上层板，直接用铜轴固定开发板；

驱动板供电，可以直接选择 9V 的电池，不过开发板也需要另行购买 5V 左右的电池。此外也可以购买 6 节普通的 5 号充电电池（ 3 节给开发板供电， 3+3 节给驱动板供电），通过电池盒给驱动板和开发板供电。

由于底层我已经封装了 PWM 驱动库，所以用 C# 开发小车的控制代码，将非常的容易，本示例的代码如下：

public static void Main()

{

PWM pwm = new PWM ( PWM . Timer .T3, 1000, 100);

OutputPort Lc = new OutputPort (( Cpu . Pin ) GPIO_NAMES .PA4, false );

pwm.Start( PWM . Channels .CH1, 50, PWM . Mode .PWM1); //PA6

OutputPort Rc = new OutputPort (( Cpu . Pin ) GPIO_NAMES .PA5, false );

pwm.Start( PWM . Channels .CH2, 90, PWM . Mode .PWM1); //PA7

while ( true )

{

Thread .Sleep(1000);

}

}

我们选用 Timer3 进行 PWM 输出，查看开发板原理图， Timer3 的第一路 PWM 输出的管脚为 PA6 ，第二路为 PA7 ，我们选择 PA4 和 PA5 作为方向控制。

函数简介：

（ 1 ）、 PWM 声明

public PWM( PWM . Timer timer, uint f, ushort count);

timer – 芯片时钟，可选 Timer2 ， Timer3 ， Timer4 ， Timer5 ；

f – PWM 输出频率，一般建议 1000 以上，不过几百也可以，网友可以自行测试。

Count – 计数（可看成占空比的分母）

（ 2 ）、 PWM 开始输出

public int Start( PWM . Channels ch, ushort dutyCycle, PWM . Mode mode);

ch – PWM 通道，可有四路通道

dutyCycle – 可看成占空比的分子

mode – pwm 输出方式，可以是方波，也可以强制为高或低；

（ 3 ）、 PWM 停止输出

public int Stop( PWM . Channels ch);

（运行时的截图）

小车的运行视频： http://video.sina.com.cn/v/b/37930017-1804832611.html

本文源码： http://www.sky-walker.com.cn/yefan/MFV40/SourceCode/PWMCar.rar

MF 快速参考： .NET Micro Framework 快速入门

MF 中文讨论组： http://space.cnblogs.com/group/MFSoft/

微软官方论坛： MSDN 微软中文技术论坛 (.NET Micro Framework)

开发板简明手册： http://blog.sina.com.cn/s/blog_6b938f630100kh0k.html

【低价开发板】 http://item.taobao.com/item.htm?id=7117999726

【STM32 .Net MF开发板学习-13】用PWM驱动智能小车