L298N电机驱动模块
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是:工作电压高,最高工作电压可达46V;输出电流大,瞬间峰值电流可达3A,持续工作电流为2A;额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载;采用标准逻辑电平信号控制;具有两个使能控制端,在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端,使内部逻辑电路部分在低电压下工作;可以外接检测电阻,将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机,该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机,也可以驱动两台直流电机。
模块来源
规格参数
驱动电压:5V~24V
驱动电流:2A
逻辑电压:5V
逻辑电流:36mA
控制方式:PWM
移植过程
我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够控制电机旋转速度的功能。首先要获取资料,查看数据手册应如何实现,再移植至我们的工程。
查看资料
当驱动电压为7V~12V的时候,即VCC电机驱动端子接通驱动电源时,板载的78M05供给芯片的逻辑电源,指示灯亮,可以不用再外接逻辑电源;如果使用电机驱动的板载5V供电,接口中的+5V供电端子不要输入电压,但是可以引出5V电压供外部使用(这种即为常规应用!)。
当驱动电压高于12V,小于等于24V(芯片手册中提出可以支持到35V,但是按照经验一般L298保守应用最大电压支持到24V已经很了不起!)时,比如要驱动额定电压为18V的电机。首先必须断开板载5V使能,指示灯熄灭,不使用板载的78M05供给芯片的逻辑电源,然后在5V输出端口外部接入5V电压对L298N内部逻辑电路供电。(这种是高压驱动的非常规应用!)
5V使能即一个电平为5V的控制信号,当此信号输入有效时且电机驱动模块中电源供电正常时,电机驱动模块输出电流。否则即使电源供电正常,电机上也无电流。
L298N使能端(高电平有效,常态下用跳线帽接于VCC)可通过这两个端口1实现PWM调速(使用PWM调速时取下跳线帽)ENA和ENB接EPWM信号,1N1,1N2,1N3,1N4正常接上高低电平使电机正转,反转或停转。
注意:L298N供电的5V如果是用另外电源供电的话,(即不是和单片机的电源共用),那么需要将单片机的GND和模块上的GND连接在一起,只有这样单片机上过来的逻辑信号才有个参考0点。板载5V稳压芯片的输入引脚和电机供电驱动接线端子导通的。
引脚选择
L298N控制电机速度的方式,是通过将IN1与IN2接入PWM,直接通过调整PWM的占空比进行速度控制。因此要求IN1/IN2/IN3/IN4都要使用PWM功能。
注意:在本次示例中只展示IN1和IN2的配置,IN3和IN4内容类似。
移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同,只是将.c和.h文件更改为bsp_L298N.c与bsp_L298N.h。这里不再过多讲述,移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_L298N.c中,编写如下代码。
/*
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*/
#include "bsp_L298N.h"
#include "board.h"
/******************************************************************
* 函 数 名 称:L298N_Init
* 函 数 说 明:PWM配置
* 函 数 形 参:CompareValue比较值 PeriodValue周期
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:
******************************************************************/
void L298N_Init(uint16_t CompareValue,uint16_t PeriodValue)
{
// 关闭相关的寄存器写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);
stc_tmra_init_t stcTmraInit;
stc_tmra_pwm_init_t stcPwmInit;
// 使能 TimerA 时钟
FCG_Fcg2PeriphClockCmd(FCG_IN_TIMER, ENABLE);
// 使用默认初始化参数,初始化 TimerA 结构体
(void)TMRA_StructInit(&stcTmraInit);
// 设定必要的 TimerA 结构体参数
stcTmraInit.sw_count.u8CountMode = TMRA_MD_SAWTOOTH; // 锯齿波
stcTmraInit.u8CountReload = TMRA_CNT_RELOAD_ENABLE; // 自动重新装填值
stcTmraInit.u8CountSrc = TMRA_CNT_SRC_SW; // 时钟源 PCLK
stcTmraInit.sw_count.u8CountDir = TMRA_DIR_UP; // 向上计数模式
stcTmraInit.u32PeriodValue = PeriodValue; // 周期
(void)TMRA_Init(BSP_IN_TIMER, &stcTmraInit);
// IN1 引脚复用
GPIO_SetFunc(PORT_GPIO, GPIO_IN1, FUNC_GPIO_IN);
// IN2 引脚复用
GPIO_SetFunc(PORT_GPIO, GPIO_IN2, FUNC_GPIO_IN);
// 使用默认参数初始化 PWM 结构体
(void)TMRA_PWM_StructInit(&stcPwmInit);
// 设置占空比对应的比较值
// 占空比的百分比为 stcPwmInit.u32CompareValue / stcTmraInit.u32PeriodValue * 100%
stcPwmInit.u32CompareValue = CompareValue;
// 初始化 TimerA_7 CH1 PWM
(void)TMRA_PWM_Init(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_CH, &stcPwmInit);
// 初始化 TimerA_7 CH3 PWM
(void)TMRA_PWM_Init(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_CH, &stcPwmInit);
//配置TimerA_7 CH1 PWM 占空比缓存
TMRA_SetCompareBufCond(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_CH, TMRA_BUF_TRANS_COND_VALLEY);
//配置TimerA_7 CH3 PWM 占空比缓存
TMRA_SetCompareBufCond(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_CH, TMRA_BUF_TRANS_COND_VALLEY);
//使能TimerA_7 CH1 PWM 占空比缓存
TMRA_CompareBufCmd(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_CH, ENABLE);
//使能TimerA_7 CH3 PWM 占空比缓存
TMRA_CompareBufCmd(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_CH, ENABLE);
// PWM 输出使能
TMRA_PWM_OutputCmd(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_CH, ENABLE);
// PWM 输出使能
TMRA_PWM_OutputCmd(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_CH, ENABLE);
// TimerA_12 开始工作
TMRA_Start(BSP_IN_TIMER);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:AO_Control
* 函 数 说 明:A端口电机控制
* 函 数 形 参:dir旋转方向 1正转0反转 speed旋转速度,范围(0 ~ per-1)
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void AO_Control(uint8_t dir, uint32_t speed)
{
if( dir == 1 )
{
//AO1输出
TMRA_SetCompareValue(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_BUFFER_CH, 0 );
//AO2输出
TMRA_SetCompareValue(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_BUFFER_CH, speed);
}
else
{
//AO1输出
TMRA_SetCompareValue(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN1_BUFFER_CH, speed);
//AO2输出
TMRA_SetCompareValue(BSP_IN_TIMER, BSP_TIMER_IN2_BUFFER_CH, 0 );
}
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在文件bsp_L298N.h中,编写如下代码。
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*/
#ifndef _BSP_L298N_H
#define _BSP_L298N_H
#include "hc32_ll.h"
#include "board.h"
#define PORT_GPIO GPIO_PORT_B
#define FUNC_GPIO_IN GPIO_FUNC_4
#define GPIO_IN1 GPIO_PIN_13
#define GPIO_IN2 GPIO_PIN_15
#define FCG_IN_TIMER FCG2_PERIPH_TMRA_7
#define BSP_IN_TIMER CM_TMRA_7 // 定时器
#define BSP_TIMER_IN1_CH TMRA_CH1
#define BSP_TIMER_IN1_BUFFER_CH TMRA_CH2
#define BSP_TIMER_IN2_CH TMRA_CH3
#define BSP_TIMER_IN2_BUFFER_CH TMRA_CH4
void L298N_Init(uint16_t CompareValue,uint16_t PeriodValue);
void AO_Control(uint8_t dir, uint32_t speed);
#endif /* BSP_L298N_H */
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移植验证
在自己工程中的main主函数中,编写如下。
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*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_L298N.h"
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint32_t i = 0;
board_init();
uart1_init(115200U);
L298N_Init(2000,10000);
printf("Demo Start....\r\n");
while(1)
{
i += 100;
if( i > 8000 )
{
i = 2000;
if(t == 0)
t = 1;
else
t = 0;
}
AO_Control(t,i);
delay_ms(200);
}
}
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移植现象:电机速度由慢变快的正反转。
移植成功示例代码: