STM32如何精准控制步进电机？

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步进电机工作原理
& R. r8 D0 ]! h" ~0 O; M0 A( |' p1. 步进电机类型
: H  i! a4 ^9 t, o" V: P步进电机主要包括：

反应式步进电机（VR型）

永磁式步进电机（PM型）

混合式步进电机（HB型）

4 A) t# z. V4 c, x目前工业场合中，最广泛使用的是混合式步进电机（HB型），其特性为：

步距角小，精度高

保持力矩大

启动性能优异

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2. 步进电机控制特性
步进电机的每一步运动都是固定角度的增量位移，且无需反馈即可实现定位控制。

+ B3 T0 o2 R6 k" J; \6 S这种开环控制特性非常适合一些对精度要求较高，但不需要闭环反馈的场合。
& b4 S" J1 r# m2 Z6 t# S2
4 M! V( }) Y, A% a5 [3 {) BSTM32步进电机驱动电路设计
6 i, r. s; T1 M1 J/ @1. 硬件选型
& E$ ?+ C2 _8 c' h2 s- w主控MCU：STM32F103C8T6
+ K' D/ @& X0 X驱动器：DRV8825（常见于3D打印机和CNC设备）
电机：17HS4401（1.8°步距角，2A相电流）
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2. 硬件连接
5 c6 _* G: q9 @STM32引脚DRV8825引脚功能PA0DIR方向控制PA1STEP脉冲输入GNDGND地5VVCC电源
0 C" v  V; x4 W/ k; z3
. f) g3 N& m, F' n  [/ d步进电机细分与精准运动控制
1. 步进电机的步距角计算
7 x2 ^( K5 @% ~9 R+ Z( @/ F在普通情况下，步进电机的步距角公式为：
8 @1 R8 k8 h  P9 Y9 A

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其中：
3 b! Z- \2 ~( R, ~

θ为每步的角度

N为步进电机的步数
) y+ }$ _% k! a. u
& z- ^4 L7 L6 e3 l2 r例如，常见的17HS4401电机为200步/圈，其步距角为：

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) v) |) B0 n" e1 X- _& h" c* X  s2. 细分控制原理
: G' a. X+ ?, K; i采用DRV8825进行细分驱动，可设置16细分、32细分甚至128细分，以提升角度精度。
6 G( f# d( ?# a4 y# q) A# Z& |/ O
3 h% z% Q3 |4 v% v5 L例如：
: C* N' H: Q- k3 g% M3 [
$ @+ T& x' ^6 j细分模式每步角度每圈脉冲数全步1.8°2001/2细分0.9°4001/16细分0.1125°32001/32细分0.05625°64003. 控制脉冲生成
. W. |1 I+ m, u& A" k3 r要实现精准运动控制，必须产生固定频率的脉冲信号，STM32的定时器正好可以实现这一点。
1 P2 `  a( g5 o6 y8 `8 `# m" Z
配置步骤：

配置TIM2为定时器模式，产生固定频率脉冲

配置GPIO控制DIR引脚，决定旋转方向

使用中断服务函数ISR，控制STEP脉冲信号[/ol]
* W5 H- }9 {: Y* K, q" f8 M  a! Z; ^
+ @1 l& v  c" v% _3 Q9 C2 R示例代码：

( e3 f1 L9 |% O

void TIM2_IRQHandler(void){    if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)    {        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); // 产生一个STEP上升沿        delay_us(5);        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);    }}通过调整TIM2的频率，即可精确控制步进电机的转速。
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速度曲线规划（加减速控制）
0 Y' a; \8 v! @) n% T" k2 V, I" r# U1. 加速曲线的重要性
在实际应用中，若步进电机直接从零速到高速，会出现丢步、振动等问题，因此必须设计加速曲线。
+ p0 F& T& }2 q/ l3 F$ D
2. 梯形加速算法
采用梯形加速算法是最常见的方案，其核心思想是：
& M: G: s7 U  I$ p; h% r

加速阶段：脉冲间隔时间逐渐减小

恒速阶段：脉冲间隔保持恒定

减速阶段：脉冲间隔逐渐增大
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3. 代码实现

for(int i=0; i{    delay_us(pulse_interval);    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);    delay_us(5);    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}
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6 \' T# b& ]3 k1 Y. o闭环反馈的必要性
) n) I( k; x, ?5 h) J  E1. 闭环反馈原理
( P. c3 Z$ N! c1 M在高精度应用中，可以通过光电编码器实现闭环控制，确保电机实际运动与预期一致。

6 B" D$ g$ |( t' L5 X5 y* ?, r2. 简化反馈代码
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if(target_step > actual_step){    // 补偿丢失的步数}在实际项目开发中，还可以结合PID算法、CAN通信等技术，实现更高性能的步进电机控制系统。

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