stm32步进电机控制程序系统（步进电机控制程序编写）
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理论
这是为了避免步进电机顺利启停和高转速时的失步停止。 步进电机启动、停止过程中，需要用加减速算法控制启动过程。 s曲线最适合加减速控制。 但是，s曲线的公式和控制过程很复杂。 基于单片机实现该算法需要深厚的数学和单片机软件设计能力。
本视频详细介绍了s曲线加减数的理论、编程和实践。
将s曲线离散化，在整个加减速过程中以一定的时间间隔更新频率，总更新次数为2*N。 I表示第I次更新，第I次更新的频率f(I )表示如下。
其中，fb是开始的频率，fr是最终运转的频率，是曲线的伸缩系数，一般可以取3-5之间的常数。
例如，起步加速开始频率为400Hz，运转频率为5KHz。
减速停止、开始频率5KHz、停止频率400Hz、
加减速的时间均为1s，以10ms的时间间隔更新频率，共计更新100次，为5。
可以绘制以下加减速曲线。
编程
通过以下步骤实现实现步进电机的S曲线的加减速控制：
配置1ms的计时器和1ms的中断程序
通过中断程序对加减速的频率更新次数I进行计数
配置产生步进电机驱动信号的PWM模块，设定PWM的计时器中断及中断程序
在PWM的定时器中断程序中，计算与当前的更新次数相对应的频率，用出现的频率更新PWM的频率及占空比
PWM定时中断程序计算步进电机的运行步数，当达到从设定的步数中减去在停止的s曲线减速运行中设定的步数后的步数时，开始减速运行。
同时检测外部输入，如果有需要停止运行的输入条件，则开始减速运行。
整个加减速控制过程的难点在于：
步进电机的步进及频率更新必须在每次PWM中断时进行。
步进电机运行频率最高为40KHz，该频率下PWM定时中断周期达25us，PWM定时中断程序运行总时间尽可能小，经验上至少小于中断周期的30%即7.5us。 如果超过该值，包括PWM计时器中断程序在内的所有中断程序都将无法执行，基本主程序将无法执行，整个控制器将进入假死状态。
s曲线公司是复杂、非线性的指数浮点运算，需要大量时间，直接调用C语言的库函数计算此数值可能需要几十毫秒。
为了解决S曲线的运算时间问题，基于STM32F103，我采用了查表法，具体步骤如下：
1 .将值定义为5，
的值范围在- 5到5之间。
2 .在加减速的整个过程中，公式
在取值范围-5~5内均匀取1024个数值，得到数值表。
3 .定义包含1024个元素的const数组，其中1024个元素是unsigned short，用于存储数值表。
4. Const数组存储在内部flash中，数值表总共占用2048个字节。
STM32F103RTC6共256K，程序组和设置参数48K，bootloader程序8K，远程升级空间100K，目前的APP应用仅使用40K左右。
剩下60K左右的空间，空出2K的空间来存储数值表，有空间，这是任性的。
5 .在中断程序中，根据总更新次数和当前更新计数值进行计算
该值将重新映射到0到0-1023之间的索引值，并从索引中检索数值。
6 .请注意，stm32f103不支持浮点数运算，因此对于浮点数运算，必须将一个数乘以另一个数。 例如，对于*，需要转换为*65535/13107。
下面一段代码是根据更新的计数值获取频率的函数：
u16fnmc_getfreq(u16n，U16 halftn，U16 alpha，U16 minfreq，U16 maxfreq ) {//alpha=alpha * 4096
signed int udataA；
signed short uiDataA；
U16 uiRes；
U32 uwData；
udataa=(signedint ) alpha* ) signedint ) n；
udataa=(signedint ) udataA/halftn；
if(udataa32767 ) (
udataA=32767；
() ) ) ) )。
uidataa=(signedshort ) alpha-(signed short ) udataA；
uidataa=(signedshort )4 * 4096 - uiDataA；
if(uidataa0) {
uiDataA=0；
() ) ) ) )。
UIRES=(U16 ) uiDataA；
uiRes=uiRes/32； //*1023/8/4096
if(UIRES1023 ) {
uiRes=1023；
() ) ) ) )。
udataa=(signedint ) (maxfreq - minfreq ) ) * g_mc_uchExp[uiRes]；
udataA=udataA/65535；
uidataa=(signedint ) udataA；
uiDataA =minfreq；
if(uidataa200 ) {
uiDataA=200；
}
return(uidataa )；
}
下面一段代码是产生步进电机控制信号的PWM周期中断程序：
int data；
u16前端；
STRMotorRegs *motor；
motor=g_motor_regs[0]；
MOTOR_A_CLEARINT (；
电机速度；
ATA=(int ) MOTOR_A_STEPS_GET )；
运动方向==0) ) ) )。
{
数据=数据1；
}
else
{
数据=数据- 1；
}
motor_a_steps_set(data；
freq=motor-runfrequency；
motor-run state==motor _ run _ state _ Inc ) {
电机运行时间=电机开始时间(if ) {
motor-run state=motor _ run _ state _ idle；
}else{
freq=fnmc _ get freq (motor-runtimer，motor-halfstarttime，motor-alpha，motor-startfreq，motor-runfrequency )
}
motor-runsnapfreq=freq；
} else if (motor-run state==motor _ run _ state _ idle ) )
电机总步骤=(电机步电机速度) ) }
motor-run state=motor _ run _ state _ dec；
电机运行时间=0；
}
motor-runsnapfreq=freq；
}else{
电机运行时间=电机停止时间(if ) {
freq=motor-stopfreq；
}else{
freq=fnmc _ get freq (motor-runtimer，motor-halfstoptime，motor-alpha，motor-runsnapfreq，motor-stopfreq )； //U16 n、U16 halftn、U16 alpha、U16 maxfreq、U16 minfreq )
}
}
电机速度=电机总速度(if ) )。
{
motor-starting=FALSE；
}
false==motor-starting ) )。
{
MOTOR_A_DISABLE (；
}else{
motor-curfrequency=freq；
fnMT_Cal_MotorA_TimeConf (；
}
实践
以下是制作s曲线的数值表，控制步进电机的起动、停止的动画，明确了起动时的慢速加速-高速加速-低速加速的过程和停止时的慢速减速-高速减速-低速减速的过程。
