所用控制板型号：MSP432P401r

今日终于得以继续我的电赛小车速通之路：

苏轼云 “ 素面常嫌粉涴，洗妆不褪朱红。 ”

这告诫我们不能只注重在表面粉饰虚伪的自己，要像梅花一样，不断磨砺自己的内在~

后半句是 “ 高晴已逐晓云空，不与梨花同梦 ”

这是希望我们有着深入的研究精神，不与做大学课设一样只浅浅研究了解就满足了~

本文最终使用MSP432P401r开发板尝试实践驱动TB6612与MG310电机做一些转动动作，正转、反转与停止，调速等功能。编码器测速放在之后的下篇文章，每篇都会附上实验测试视频与整体参考工程！

主要学习的有以下三个模块：TB6612带稳压电机驱动模块、MG310电机的编程使用，霍尔编码器的基础知识，文章前部分会先介绍各个模块基础，后续实践并且会贴出驱动代码，不同学习进度的学习者可通过查阅以下目录进行适当地跳跃式阅读：

（一）、TB6612带稳压驱动模块介绍：

一、TB6612 FNG芯片：

二、TB6612带稳压电机驱动模块实物图片：

三、TB6612模块控制信号输入引脚、电机A\B接口、编码器输出口：

（二）、十三线霍尔编码器基础知识：

一、霍尔编码器的实物图：

二、霍尔编码器原理简介：

（三）、MG310电机参数：

（四）、线路连接：

模块连接详细电路图——————手绘草图：

TB6612与MSP432引脚连接详情：

实物连接图：

（五）、程序设计：

实验程序设计功能解读：

程序设计主要分为以下几部分：（此处建议快速浏览）

1.引脚位带定义与初始化函数的编写

2.PWM频率与占空比的计算

3.按键控制函数的编写：

整体程序代码：

TB6612.c:

TB6612.h:

（六）、演示视频：

（七）、整体测试工程下载链接：

（一）、TB6612带稳压驱动模块介绍：

因为单片机~~ IO 的带负载能力较弱，而直流电机是大电流感性负载，所以需要功率放大器件TB6612FNG来辅助驱动大电流直流电机。

一、TB6612 FNG芯片：

而我们TB6612带稳压模块中，用于驱动电机的芯片是TB6612 FNG，它的实物图如下：

这个最简模块芯片可以用来驱动俩个电机，它的引脚按照输入输出可以分为：

1.AINl/AIN2、BIN1/BIN2、PWMA/PWMB为控制信号输入端;

2. AO1/A02、B01/B02为2路电机控制输出端;

TB6612带稳压驱动模块就是带有这块芯片为主的一个模块，这里我们先不展开讲这个小芯片的每个输入输出引脚的作用，因为接下来在模块中会详细介绍！

二、TB6612带稳压电机驱动模块实物图片：

以上图就是TB6612带稳压驱动模块了，一块这样的TB6612驱动板子能够带动至多俩个MG310电机，并且还能稳压输出5V供电，如果你的小车设备有四个轮子，那就需要俩块这样的板子了。

(1) TB6612 是东芝半导体公司生产的的一款直流电机驱动器件，它具有大电流的 MOSFET-H 桥结构，双通道电路输出，可同时驱动两个电机。如果我们需要驱动两个电机，只需要一块 TB6612 芯片即可。

(2) 相比 L298N 的热耗性和外围二极管续流电路，它无需外加散热片，外围电路简单，只需要外接电源滤波电容就可以直接驱动电机，利于减小系统尺寸。

(3) 对于 PWM 信号输入频率范围，高达 100kHz 的频率更是足以满足我们大部分的需求了。

(4) TB6612 的主要参数：

最大输入电压：VM = 15V

最大输出电流：Iout=1.2A（平均）或=3.2A（峰值）

具有正反转、短路刹车、停机功能模式

内置过热保护和低压检测电路

三、TB6612模块控制信号输入引脚、电机A\B接口、编码器输出口：

这里因为相机拍出的图像不太清晰，我自己整了一个简笔画，凑合看看，我们首先看到它的电机A\B接口与控制信号输入引脚：

左侧绿框就是控制信号输入引脚，是要接在单片机GPIO上的:

PWMA 与PWMB 接到单片机的 PWM 引脚，一般 10Khz 的 PWM 即可，并通过改变占空比来调节电机的速度。

STBY置高模块才能正常工作

AIN1 AIN2 与 BIN1 BIN2 分别控制电机 A 与电机B 正转和反转

其中 AIN1 AIN2 与 BIN1 BIN2 真值表如下：

AIN1 AIN2与BIN1 BIN2真值表
	停止	正转	反转
AIN1	0	1	0
AIN2	0	0	1
BIN1	0	1	0
BIN2	0	0	1

接下来介绍右边的电机编码器相关引脚：

E1A E1B 与E2A E2B分别连接的是电机A和B上对应的编码器的A B相输出线

A01 A02 与B01 B02 分别连接的是电机A和电机B

5V和GND就是分别给编码器供电用的

最后是编码器输出引脚：

E1A E1B 和 E2A E2B就是编码器采集到了轴旋转的方向与位置的输出脚，接在单片机上进行采集

ADC脚用于电压检测，可以不进行连接。

（二）、霍尔编码器基础知识：

常见的编码器有两种，分别为霍尔编码器和GMR编码器。这里我只介绍霍尔编码器，关于GMR编码器，我们只需要知道它利用巨磁阻效应进行测速，一般是500线的，所以精度十分高

一、霍尔编码器的实物图：

从以上示例图我们就可直到霍尔编码器是如何安装的了，它分为霍尔圆盘和霍尔编码器磁环俩部分，磁环就是图中的黑色小圆环，它需要直接插合在电机尾部外露的轴上，并且会跟随着轴一起转动。

二、霍尔编码器原理简介：

霍尔编码器圆盘上分布有磁极，当圆盘随电机主轴转动时，会输出两路相位差90°的方波，用这两路方波可测出电机的转速和转向。

霍尔编码器一般是13线的，就是转一圈每项会输出13个脉冲，这个精度基本能够满足大部分使用场景的要求。

E1A和E1B是13线霍尔编码器的两个输出信号，用于输出轴旋转方向和位置信息。

E1A是正交方波信号，当轴逆时针旋转时，E1A会先于E1B产生信号变化，用于判断旋转方向。

E1B是正交方波信号，当轴顺时针旋转时，E1B会先于E1A产生信号变化，用于判断旋转方向。

两个信号数量相同，相位差90度，可以通过对信号的计数和相位差计算来确定轴的位置。

（三）、MG310电机参数：

由图可知，此电机带有的霍尔编码器是260线霍尔编码器。

（四）、线路连接：

模块连接详细电路图——————手绘草图：

TB6612与MSP432引脚连接详情：

AIN1___P2^4 PWMA___P7^6 BIN1___P2^6

AIN2___P2^5 PWMB___P7^7 BIN2___P2^7

PS：用到的是定时器TA1的通道0与通道1

实物连接图：

（五）、程序设计：

注意：

本次实验使用定时器A1输出PWM，对输出的PWM有占空比调整方面的需求，所以不能使用通道0，因为通道0的寄存器CCR0的值是计时基准，不可被修改，因此我选用通道1和2。

实验程序设计功能解读：

1.通过矩阵按键控制电机A和B：

与电机A有关的控制：

S1控制正转 S2控制反转 S3控制加速（加占空比） S4控制减速（减占空比）S9控制停止

与电机B有关的控制：

S5控制正转 S6控制反转 S7控制加速（加占空比） S8控制减速（减占空比）S10控制停止

2.通过串口打印当前 PWM_DIVA 与 PWM_DIVB 的值，帮助计算占空比：

PWM_DIVA 与 PWM_DIVB 用于调整发送给电机A与B的占空比

当前A电机接收信号占空比=PWM_DIVA/CCRO*100%

注：CCRO在后文会有计算得出，它等于99。

程序设计主要分为以下几部分：（此处建议快速浏览）

1.引脚位带定义与初始化函数的编写

// 位带操作
//定义引脚名称
#define AIN1   BITBAND_PERI(P2OUT,4)
#define AIN2   BITBAND_PERI(P2OUT,5)
#define BIN1   BITBAND_PERI(P2OUT,6)
#define BIN2   BITBAND_PERI(P2OUT,7)

#define PWMA   BITBAND_PERI(P8OUT,0)
#define PWMB   BITBAND_PERI(P7OUT,7)

//初始化控制TB6612 的引脚，定时器，中断	
void inint_TB6612(void)
{
		//初始化AIN BIN
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN4);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN5);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN6);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN7);


//初始化定时器TA1 通道2	
		//1.配置GPIO复用
	GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionOutputPin(GPIO_PORT_P7,GPIO_PIN6,GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION);
	
	//2.配置结构体
	  Timer_A_PWMConfig TimA1_PWMConfig1;																//定义一个名为 TimA1_PWMConfig的结构体
	  TimA1_PWMConfig1.clockSource=TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;						//时钟源
    TimA1_PWMConfig1.clockSourceDivider=CLKDIV;														//时钟分频 范围1~64
    TimA1_PWMConfig1.timerPeriod=CCR0;																//自动重载值
    TimA1_PWMConfig1.compareRegister=TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_2;//通道2（与引脚相关联）
    TimA1_PWMConfig1.compareOutputMode=TIMER_A_OUTPUTMODE_TOGGLE_SET;	//输出模式
    TimA1_PWMConfig1.dutyCycle=3;																		//此处可调占空比


//初始化定时器TA1 通道1
	//1.配置GPIO复用 
	GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionOutputPin(GPIO_PORT_P7,GPIO_PIN7,GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION);
	
	//2.配置结构体
	  Timer_A_PWMConfig TimA1_PWMConfig2;																//定义一个名为 TimA1_PWMConfig的结构体
	  TimA1_PWMConfig2.clockSource=TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;						//时钟源
    TimA1_PWMConfig2.clockSourceDivider=CLKDIV;														//时钟分频 范围1~64
    TimA1_PWMConfig2.timerPeriod=CCR0;																//自动重载值
    TimA1_PWMConfig2.compareRegister=TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1;//通道1（与引脚相关联）
    TimA1_PWMConfig2.compareOutputMode=TIMER_A_OUTPUTMODE_TOGGLE_SET;	//输出模式
    TimA1_PWMConfig2.dutyCycle=3;																		//此处可调占空比	
	
	//初始化定时器：
	Timer_A_generatePWM(TIMER_A1_BASE,&TimA1_PWMConfig2);
	Timer_A_generatePWM(TIMER_A1_BASE,&TimA1_PWMConfig1);
		
	AIN1=0;AIN2=0;BIN1=0;BIN2=0;	//初始化不转
}

2.PWM频率与占空比的计算

我们首先要知道需要10kHz的PWM来驱动电机，其次根据公式计算CCR0值:

- PWM频率 = 时钟源频率 / (时钟源除数值“时钟分频” * （CCR0值“自动重载值” + 1）)

因而列出算式：10000=48000000/(48*(CCR0+1))

计算得出CCR0=99;

此外定义好CCRO、CLKDIV用于结构体初始化定时器TA1

#define CCR1_MIN 3 与 #define CCR1_MAX 99 这俩句定义了占空比3%~100%

#define DIV_PWM 3 定义了PWM_DIVA 与 PWM_DIVB 每次加减的分度为3，因为在四个函数都有PWM_DIVA 与 PWM_DIVB 的加减，加减几是最佳，起初不能确定，所以定义了它，到时修改十分方便！

//定义定时器中断需要的初始化变量
//定义调整占空比的变量
#define CLKDIV 48
#define CCR0 99
#define CCR1_MIN 3
#define CCR1_MAX 99

#define DIV_PWM 3

3.按键控制函数的编写：

uint8_t key_value;		

key_value = KEY4x4_Scan(0);
		switch(key_value)
		{
		case 1:set_A(1);break; //A电机正转
		case 2:set_A(2);break; //A电机反转
		case 3:speedup_A();printf("PWM_DIVA=%d\r\n",PWM_DIVA);break; //A电机加速
		case 4:speeddown_A();printf("PWM_DIVA=%d\r\n",PWM_DIVA);break; //A电机减速			
				
		case 5:set_B(1);break; //B电机正转
		case 6:set_B(2);break; //B电机反转
		case 7:speedup_B();printf("PWM_DIVB=%d\r\n",PWM_DIVB);break; //B电机加速
		case 8:speeddown_B();printf("PWM_DIVB=%d\r\n",PWM_DIVB);break;//B电机减速			
				
		case 9:set_A(0);break; //关闭A电机
		case 10:set_B(0);break; //关闭B电机			
				
			}

整体程序代码：

TB6612.c:

#include "TB6612.h"

uint16_t PWM_DIVA;
uint16_t PWM_DIVB;

//初始化控制TB6612 的引脚，定时器，中断	
void inint_TB6612(void)
{
		//初始化AIN BIN
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN4);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN5);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN6);
	 MAP_GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P2, GPIO_PIN7);


//初始化定时器TA1 通道2	
		//1.配置GPIO复用
	GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionOutputPin(GPIO_PORT_P7,GPIO_PIN6,GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION);
	
	//2.配置结构体
	  Timer_A_PWMConfig TimA1_PWMConfig1;																//定义一个名为 TimA1_PWMConfig的结构体
	  TimA1_PWMConfig1.clockSource=TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;						//时钟源
    TimA1_PWMConfig1.clockSourceDivider=CLKDIV;														//时钟分频 范围1~64
    TimA1_PWMConfig1.timerPeriod=CCR0;																//自动重载值
    TimA1_PWMConfig1.compareRegister=TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_2;//通道2（与引脚相关联）
    TimA1_PWMConfig1.compareOutputMode=TIMER_A_OUTPUTMODE_TOGGLE_SET;	//输出模式
    TimA1_PWMConfig1.dutyCycle=3;																		//此处可调占空比


//初始化定时器TA1 通道1
	//1.配置GPIO复用 
	GPIO_setAsPeripheralModuleFunctionOutputPin(GPIO_PORT_P7,GPIO_PIN7,GPIO_PRIMARY_MODULE_FUNCTION);
	
	//2.配置结构体
	  Timer_A_PWMConfig TimA1_PWMConfig2;																//定义一个名为 TimA1_PWMConfig的结构体
	  TimA1_PWMConfig2.clockSource=TIMER_A_CLOCKSOURCE_SMCLK;						//时钟源
    TimA1_PWMConfig2.clockSourceDivider=CLKDIV;														//时钟分频 范围1~64
    TimA1_PWMConfig2.timerPeriod=CCR0;																//自动重载值
    TimA1_PWMConfig2.compareRegister=TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1;//通道1（与引脚相关联）
    TimA1_PWMConfig2.compareOutputMode=TIMER_A_OUTPUTMODE_TOGGLE_SET;	//输出模式
    TimA1_PWMConfig2.dutyCycle=3;																		//此处可调占空比	
	
	//初始化定时器：
	Timer_A_generatePWM(TIMER_A1_BASE,&TimA1_PWMConfig2);
	Timer_A_generatePWM(TIMER_A1_BASE,&TimA1_PWMConfig1);
		
	AIN1=0;AIN2=0;BIN1=0;BIN2=0;	//初始化不转
}

//A电机加速
void speedup_A(void)
{
	PWM_DIVA+=DIV_PWM;
	if(PWM_DIVA>=99) {PWM_DIVA=CCR1_MAX;}
	MAP_Timer_A_setCompareValue(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_2,PWM_DIVA);
}	
//B电机加速
void speedup_B(void)
{
	PWM_DIVB+=DIV_PWM;
	if(PWM_DIVB>=99) {PWM_DIVB=CCR1_MAX;}	
	MAP_Timer_A_setCompareValue(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,PWM_DIVB);	
}	

//A电机减速
void speeddown_A(void)
{
	PWM_DIVA-=DIV_PWM;
	if(PWM_DIVA<=3) {PWM_DIVA=CCR1_MIN;}
	MAP_Timer_A_setCompareValue(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_2,PWM_DIVA);	
}	
//B电机减速
void speeddown_B(void)
{
	PWM_DIVB-=DIV_PWM;
	if(PWM_DIVB<=3) {PWM_DIVB=CCR1_MIN;}
	MAP_Timer_A_setCompareValue(TIMER_A1_BASE,TIMER_A_CAPTURECOMPARE_REGISTER_1,PWM_DIVB);	
}	

//设置A电机正反转	0停转 1正 2反
void set_A(uint16_t i)
{
	switch(i)
	{
		case 0:AIN1=0;AIN2=0;break;
		case 1:AIN1=1;AIN2=0;break;
		case 2:AIN1=0;AIN2=1;break;		
	}
}

//设置B电机正反转	0停转 1正 2反
void set_B(uint16_t i)
{
	switch(i)
	{
		case 0:BIN1=0;BIN2=0;break;
		case 1:BIN1=1;BIN2=0;break;
		case 2:BIN1=0;BIN2=1;break;		
	}
}

TB6612.h:

#ifndef _TB6612_h_ 
#define _TB6612_h_ 

#include <ti/devices/msp432p4xx/driverlib/driverlib.h>

//定义定时器中断需要的初始化变量
//定义调整占空比的变量
#define CLKDIV 48
#define CCR0 99
#define CCR1_MIN 3
#define CCR1_MAX 99

#define DIV_PWM 3

// 位带操作
//定义引脚名称
#define AIN1   BITBAND_PERI(P2OUT,4)
#define AIN2   BITBAND_PERI(P2OUT,5)
#define BIN1   BITBAND_PERI(P2OUT,6)
#define BIN2   BITBAND_PERI(P2OUT,7)

#define PWMA   BITBAND_PERI(P8OUT,0)
#define PWMB   BITBAND_PERI(P7OUT,7)

extern uint16_t PWM_DIVA;
extern uint16_t PWM_DIVB;


void inint_TB6612(void);

void speedup_A(void);
void speedup_B(void);

void speeddown_A(void);
void speeddown_B(void);

void set_A(uint16_t i);
void set_B(uint16_t i);



#endif