舵机简介

舵机控制PWM - 图1
舵机最早用于船舶上实现转向功能,由于可以通过程序连续控制其转角,因而被广泛应用于智能小车转向以及机器人各类关节中.
工作电压：3V-7.2V（取决于具体型号）
工作电流：100mA（取决于具体型号）
舵机控制PWM - 图2
舵机由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统.通过发送信号,指定输出轴旋转角度.舵机一般而言都有最大旋转角度(比如180度)
与普通直流电机的区别：

  • 直流电机是一圈圈转动的
  • 舵机智能在一定角度内转动,不能一圈圈转动
  • 普通的直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以

用途也不相同：

  • 普通直流电机一般是整圈转动做动力用
  • 舵机是控制某物体转动一定角度用(比如机器人的关节)

舵机控制PWM - 图3

舵机信号线

舵机控制PWM - 图4
棕色接地 中间红线5v 橙色信号线

舵机的主要组成部分为伺服电机，所谓伺服就是服从信号的要求而动作。在信号来之前，转子停止不动；信号来到之后，转子立即运动。因此我们就可以给舵机输入不同的信号,来控制其旋转到不同的角度。 舵机接收的是PWM信号，当信号进入内部电路产生一个偏置电压，触发电机通过减速齿轮带动电位器移动，使电压差为零时，电机停转，从而达到伺服的效果。简单来说就是给舵机一个特定的PWM信号，舵机就可以旋转到指定的位置。 舵机上有三根线，分别是GND(棕线)、VCC(红线)和SIG(橙线)，也就是地线、电源线和信号线，其中的PWM波就是从信号线输入给舵机的。
一般来说，舵机接收的PWM信号频率为50HZ，即周期为20ms。当高电平的脉宽在0.5ms-2.5ms之间时舵机就可以对应旋转到不同的角度。如下图。
舵机控制PWM - 图5
舵机控制PWM - 图6

代码示例

以P01对应的PWM6为例
配置PWM环境，这里需要使用修改后的，支持分频系数的PWM依赖库：
PWM.CPWM.h

初始化PWM

  1. #include "config.h"
  2. #include "delay.h"
  3. #include "GPIO.h"
  4. #include "PWM.h"
  5. #include "UART.h"
  6. #include "Exti.h"
  7. #include <stdio.h>
  9. char putchar(char dat)
  10. {
  11.     TX1_write2buff(dat);
  12.     return dat;
  13. }
  15. #define MOTOR P01
  17. // 分频系数：可以是1~65535中的任意值
  18. #define Prescaler 10
  20. // 频率
  21. #define PREQ 50
  23. // 保证分母 >= 367
  24. #define PERIOD (MAIN_Fosc / (PREQ * Prescaler))
  26. void GPIO_config(void)
  27. {
  28.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        // 结构定义
  29.     GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_1;        // 指定要初始化的IO,
  30.     GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;      // 指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
  31.     GPIO_Inilize(GPIO_P0, &GPIO_InitStructure); // 初始化
  33.     GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_2;        // 指定要初始化的IO,
  34.     GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;      // 指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
  35.     GPIO_Inilize(GPIO_P3, &GPIO_InitStructure); // 初始化
  36. }
  38. void PWM_config(void)
  39. {
  40.     PWMx_InitDefine PWMx_InitStructure;
  42.     // 总配置
  43.     // (MAIN_Fosc / 1000) - 1 周期计数值
  44.     // 配置分频系数，必须使用改进后的PWM.h和PWM.C文件
  45.     PWMx_InitStructure.PWM_Prescaler = Prescaler - 1;
  46.     PWMx_InitStructure.PWM_Period = PERIOD - 1; // 周期时间,   0~65535
  47.     PWMx_InitStructure.PWM_DeadTime = 0;        // 死区发生器设置, 0~255
  48.     PWMx_InitStructure.PWM_EnoSelect = ENO6P;   // 输出通道选择,    ENO1P,ENO1N,ENO2P,ENO2N,ENO3P,ENO3N,ENO4P,ENO4N / ENO5P,ENO6P,ENO7P,ENO8P
  49.     PWMx_InitStructure.PWM_PS_SW = PWM6_SW_P01; // 切换端口
  51.     // 具体PWM端口配置
  52.     // pwm6
  53.     PWMx_InitStructure.PWM6_Mode = CCMRn_PWM_MODE1; // 模式,        CCMRn_FREEZE,CCMRn_MATCH_VALID,CCMRn_MATCH_INVALID,CCMRn_ROLLOVER,CCMRn_FORCE_INVALID,CCMRn_FORCE_VALID,CCMRn_PWM_MODE1,CCMRn_PWM_MODE2
  54.     PWMx_InitStructure.PWM6_Duty = 0;               // PWM4占空比时间, 0~Period
  56.     // pwm6
  57.     PWMx_InitStructure.PWM_CC6Enable = ENABLE; // 开启PWM6P输入捕获/比较输出,  ENABLE,DISABLE
  59.     // PWM启动配置
  60.     PWMx_InitStructure.PWM_MainOutEnable = ENABLE; // 主输出使能, ENABLE,DISABLE
  61.     PWMx_InitStructure.PWM_CEN_Enable = ENABLE;    // 使能计数器, ENABLE,DISABLE
  62.     PWM_Configuration(PWMB, &PWMx_InitStructure);  // 初始化PWM,  PWMA,PWMB
  63. }

初始化UART打印日志

  2. void UART_config(void)
  3. {
  4.     COMx_InitDefine COMx_InitStructure;              // 结构定义
  5.     COMx_InitStructure.UART_Mode = UART_8bit_BRTx;   // 模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTx
  6.     COMx_InitStructure.UART_BRT_Use = BRT_Timer1;    // 选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)
  7.     COMx_InitStructure.UART_BaudRate = 115200ul;     // 波特率, 一般 110 ~ 115200
  8.     COMx_InitStructure.UART_RxEnable = ENABLE;       // 接收允许,   ENABLE或DISABLE
  9.     COMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE;     // 波特率加倍, ENABLE或DISABLE
  10.     COMx_InitStructure.UART_Interrupt = ENABLE;      // 中断允许,   ENABLE或DISABLE
  11.     COMx_InitStructure.UART_Priority = Priority_0;   // 指定中断优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3
  12.     COMx_InitStructure.UART_P_SW = UART1_SW_P30_P31; // 切换端口,   UART1_SW_P30_P31,UART1_SW_P36_P37,UART1_SW_P16_P17,UART1_SW_P43_P44
  13.     UART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure);  // 初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4
  14. }

初始化外部中断Exti

用于监听按钮P32的按下事件

  1. void Exti_config(void)
  2. {
  3.     EXTI_InitTypeDef Exti_InitStructure;           // 结构定义
  4.     Exti_InitStructure.EXTI_Interrupt = ENABLE;    // 中断使能,   ENABLE或DISABLE
  5.     Exti_InitStructure.EXTI_Mode = EXT_MODE_Fall;  // 中断模式,   EXT_MODE_RiseFall,EXT_MODE_Fall
  6.     Exti_InitStructure.EXTI_Priority = Priority_0; // 中断使能,   ENABLE或DISABLE
  7.     Ext_Inilize(EXT_INT0, &Exti_InitStructure);    // 初始化
  8. }

替换Exti.c文件：Exti.hExti.c
处理按钮按下事件

  2. u16 duty_percent = 500; // 500us -> 2500us
  3. void ext_int0_call()
  4. {
  5.     static int step = 500;
  6.     float angle = 0;
  7.     PWMx_Duty duty;
  8.     //  500 ->   0°
  9.     // 1000 ->  45°
  10.     // 1500 ->  90°
  11.     // 2000 -> 135°
  12.     // 2500 -> 180°
  13.     delay_ms(10);
  14.     if (P32)
  15.     {
  16.         // 延时10ms后，依然低电平，才执行。消除抖动
  17.         return;
  18.     }
  20.     // 修改占空比 0 -> 100
  21.     duty_percent += step;
  22.     if (duty_percent >= 2500)
  23.     {
  24.         step = -500;
  25.     }
  26.     else if (duty_percent <= 500)
  27.     {
  28.         step = 500;
  29.     }
  31.     // 计算不同的占空比对应的角度值，用于打印
  32.     angle = (duty_percent - 500) * 180.0f / 2000;
  33.     printf("duty_percent: %d angle: %.1f \r\n", (int)duty_percent, angle);
  34.     // 设置占空比
  35.     duty.PWM6_Duty = PERIOD * duty_percent / 20000;
  36.     UpdatePwm(PWMB, &duty);
  37. }

main函数

  1. void main()
  2. {
  3.     PWMx_Duty duty;
  5.     GPIO_config();
  6.     UART_config();
  7.     PWM_config();
  9.     Exti_config();
  11.     EA = 1;
  13.     P32 = 1;
  14.     duty.PWM6_Duty = PERIOD * duty_percent / 20000;
  15.     UpdatePwm(PWMB, &duty);
  17.     while (1)
  18.     {
  19.         delay_ms(10);
  20.     }
  21. }

完整工程代码：
舵机_PWM.zip