STM32F103 量产伺服驱动器方案揭秘-编程实验室

STM32F103 量产伺服驱动器方案 1 Altiumn Dsigner硬件图纸，含主控板、驱动板、显示板的电路原理图和PCB文件。 2 基于STM32F103的源代码。 3 功能： a）增量式编码器找零模式和开环运行模式2种模式 b）省线式编码器开机自动找零位置并存储其初始位置值， c）UVW增量式编码器开机即能识别转轴位置。 d）串口通信。 e）交换相序功能。 4 本资料仅供学习和参考，不提供。有原理图，pcb，源代码，硬件可学习各种控制、驱动、调理电路，软件可学习电流电压采样、中断、PID、滤波、电机控制等。附使用说明。

最近研究了一款基于 STM32F103 的量产伺服驱动器方案，感觉很有意思，和大家分享一下。

硬件部分：Altium Designer 图纸

这套方案提供了 Altium Designer 绘制的硬件图纸，涵盖了主控板、驱动板以及显示板的电路原理图和 PCB 文件。这对于硬件学习来说，简直是宝藏。

比如主控板，它是整个系统的大脑，负责协调各个模块工作。在原理图中，我们可以清晰看到 STM32F103 芯片与周边电路的连接，像电源电路给芯片稳定供电，复位电路确保芯片可靠复位。

// 这里虽不是硬件代码，但简单示意下电源初始化可能涉及的代码 void Power_Init(void) { // 配置电源相关寄存器 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); // 使能电源时钟 }

上述代码虽然简单，但体现了在软件层面初始化电源的操作。在硬件上，电源电路的设计就是为软件提供稳定的供电基础。

驱动板则是将主控板的指令转化为实际驱动电机的信号。这里面涉及到各种驱动电路，比如 MOSFET 驱动电路，通过控制 MOSFET 的导通与截止来控制电机的电流方向和大小。

显示板方便用户直观获取驱动器的状态信息，像电机的运行速度、当前模式等。

软件部分：基于 STM32F103 的源代码

软件部分围绕 STM32F103 展开，功能丰富。

运行模式相关

增量式编码器找零模式和开环运行模式

增量式编码器找零模式下，代码需要不断读取编码器的脉冲信号来确定电机的位置，并找到零点位置。

// 假设 TIMx 用于读取编码器脉冲 void Encoder_Init(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIMx, ENABLE); // 使能 TIMx 时钟 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0; TIM_ICInit(TIMx, &TIM_ICInitStructure); TIM_Cmd(TIMx, ENABLE); // 使能 TIMx }

上述代码初始化了定时器用于读取编码器脉冲，通过这些脉冲信息，在找零模式下就能精确找到零点。

开环运行模式相对简单，不需要依赖编码器反馈，直接按照设定的参数驱动电机运转。

省线式编码器开机自动找零位置并存储其初始位置值

开机时，程序会控制电机运转一小段，利用省线式编码器获取位置信息，找到零点并存储。这涉及到一些位置计算和存储操作。

// 存储零点位置值 void Store_Zero_Position(void) { uint16_t zero_position = Get_Encoder_Position(); // 获取编码器当前位置 // 这里假设 Flash 操作函数已定义 Flash_Write(zero_position, ZERO_POSITION_ADDRESS); // 将零点位置值写入 Flash 特定地址 }

UVW 增量式编码器开机即能识别转轴位置

UVW 增量式编码器能提供更详细的位置信息，通过对其信号的解码和处理，程序可以在开机瞬间识别转轴位置。

其他功能

串口通信

通过串口可以实现上位机与驱动器的通信，方便配置参数、读取状态等。

void USART_Init(void) { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USARTx, ENABLE); USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USARTx, ENABLE); }

上述代码初始化了串口，设定波特率等参数，使驱动器可以与外部设备进行数据交互。

交换相序功能

通过控制驱动电路中 MOSFET 的导通顺序，就能实现相序交换，从而改变电机的转动方向。

这套方案无论是硬件还是软件，都提供了绝佳的学习机会。硬件方面可深入学习各种控制、驱动、调理电路；软件上能接触到电流电压采样、中断、PID、滤波、电机控制等知识。不过要注意，本资料仅供学习和参考，并不提供哦。配套的使用说明也能帮助我们更好地理解和使用这个方案。希望大家能从这个方案中获取到自己需要的知识，一起在电子技术的海洋里遨游。