本次項目中我們利用SMART103平臺中的硬件資源控制電機驅(qū)動、紅外遙控模塊從而實現(xiàn)對小車的前進，后退，左右轉(zhuǎn)彎以及速度調(diào)整，并能夠持續(xù)加減速。速度狀態(tài)通過LED指示狀態(tài)來識別。通過此次項目，可以掌握電機驅(qū)動模塊跟紅外遙控模塊的使用、I/O口作為輸出模式時，CPU對I/O口的基本操作和控制，系統(tǒng)滴答定時器的工作原理、高級定時器TIM1的PWM調(diào)制原理、以及紅外遙控器的工作原理、對系統(tǒng)工作有個整體認識。

                           

              圖中假定IN1、IN2分別對應(yīng)輸入1、0;電流流經(jīng)方向為黃色熒光筆軌跡，驅(qū)動電路一側(cè)電機電機正傳，反之輸入0、1電機反轉(zhuǎn)；同樣電路另一側(cè)原理相同。

General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）簡稱為GPIO，或總線擴展器，利用工業(yè)標準I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。當微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當系統(tǒng)需要采用遠端串行通信或控制時，GPIO產(chǎn)品能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。

在STM32中，每個GPI/O端口有兩個32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，兩個32位數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一個32位置位/復位寄存器(GPIOx_BSRR)，一個16位復位寄存器(GPIOx_BRR)和一個32位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中列出的每個I/O端口的特定硬件特征，GPIO端口的每個位可以由軟件分別配置成如下8中工作模式：

• 輸入浮空                                                                      GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
• 輸入上拉                                                                      GPIO_Mode_IPU = 0x48,
• 輸入下拉                                                                      GPIO_Mode_IPD = 0x28,
• 模擬輸入                                                                      GPIO_Mode_AIN = 0x0,
• 開漏輸出                                                                      GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
• 推挽輸出                                                                         GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
• 推挽式復用功能                                                        GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
• 開漏式復用功能                                                        GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  

STM32的GPIO端口位配置表如下圖所示：

STM32的輸出模式配置如下表所示：

下面編寫電機驅(qū)動模塊IO初始化函數(shù)：

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“ Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點，就是對脈沖寬度的控制， PWM 原理如圖：

圖中，我們假定定時器工作在向上計數(shù) PWM模式，且當 CNT<CCRx 時，輸出 0，當 CNT>=CCRx 時輸出 1。那么就可以得到如上的 PWM示意圖：當 CNT 值小于CCRx 的時候， IO 輸出低電平(0)，當 CNT 值大于等于 CCRx 的時候，IO 輸出高電平(1)，當 CNT 達到 ARR 值的時候，重新歸零，然后重新向上計數(shù)，依次循環(huán)。改變 CCRx 的值，就可以改變 PWM 輸出的占空比，改變 ARR 的值，就可以改變 PWM 輸出的
頻率，這就是 PWM 輸出的原理。

STM3內(nèi)部PWM波產(chǎn)生原理：

PWM產(chǎn)生的流程:

• 使能定時器TIM1（高級定時器1）和相關(guān)IO口時鐘。使能定時器1時鐘：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
  

使能GPIOF時鐘：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

• 初始化IO口為復用功能輸出。函數(shù)：GPIO_Init();
  

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //復用功GPIOA8,GPIO9復用映射到定時器TIM1            

• 初始化定時器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();
• 初始化輸出比較參數(shù):TIM_OC1Init();TIM_OC2Init();
  

• 使能預(yù)裝載寄存器：TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);
  

                            使能預(yù)裝載寄存器：TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

• 使能自動重裝載的預(yù)裝載寄存器允許位TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);
• 使能定時器，TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);
• 不斷改變比較值CCRx，達到不同的占空比效果:TIM_SetCompare1();
  

一個通用的紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，如圖

編碼格式：

目前廣泛使用較普遍的兩種:一種是NEC Protocol 的PWM( 脈沖寬度調(diào)制) 標準；另一種是Philips RC-5 Protocol 的PPM( 脈沖位置調(diào)制) 標準。

NEC 標準（代表芯片WD6122）：遙控載波的頻率為38kHz( 占空比為1:3) ；當某個按鍵按下時，系統(tǒng)首先發(fā)射一個完整的全碼，然后經(jīng)延時再發(fā)射一系列簡碼，直到按鍵松開即停止發(fā)射。NTC編碼，引導碼由一個9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導，這樣當接收系統(tǒng)是微處理器構(gòu)成的時候，能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項控制之間的時序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM）

利用脈沖之間的時間間隔來區(qū)分“0”和“1”：數(shù)據(jù)0 可用“高電平0.56ms ＋低電平0.56ms”表示，數(shù)據(jù)1 可用“高電平0.56ms ＋低電平1.68ms”表示。當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這110ms發(fā)射代碼由一個引導碼(9ms）,一個結(jié)果碼（4.5ms）,8位地址碼,8位地址反碼,8位數(shù)據(jù)碼和這8位數(shù)據(jù)的反碼組成。如果鍵按下超過110ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。

編碼構(gòu)成：

• 初始化 GPIO_Pin_5并打開IO時鐘使能，打開復用時鐘，模式上 拉輸入，速度50MHZ。
  

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

• 將GPIO_Pin_5的外部中斷掛載到外部中斷線上。
  

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource5);

• 初始化外部中斷EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
• 設(shè)置優(yōu)先級分組NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
• 設(shè)置搶占優(yōu)先級，響應(yīng)優(yōu)先級，              NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
• 在中斷服務(wù)函數(shù)中判斷紅外按鍵的狀態(tài);
• 通過命令解析函數(shù)獲取當前按鍵的指令狀態(tài)int Remote_Process（void）;
  

中斷優(yōu)先級分組

通過獲取到的按鍵值，編寫小車控制的程序，并設(shè)置模式標志位，切換模式完成小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、加減速等功能。同時將當前獲取到的速度值跟小車的模式狀態(tài)顯示到LCD1602上面。

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2017-12-18 23:44 上傳

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