用STM32的TIM2通道3和TB6612驱动直流电机：从硬件对接到代码实战
在嵌入式开发中，电机控制一直是充满挑战又极具实用价值的领域。当我们需要为机器人、智能小车或自动化设备添加运动能力时，TB6612驱动模块配合STM32的PWM输出成为许多开发者的首选方案。这种组合既保证了足够的驱动能力，又兼顾了控制的精确性。本文将深入探讨如何利用STM32的TIM2通道3（对应PA2引脚）与TB6612模块协同工作，实现直流电机的精准控制。
1. 硬件连接：避免常见的接口混淆
TB6612模块虽然体积小巧，但接口功能分明，错误连接可能导致电机无法运转甚至损坏硬件。让我们先理清各引脚的功能定义：
- 电机接口：模块上的M+和M-端子直接连接直流电机，这两根线没有极性要求，调换只会改变旋转方向
- 控制信号：
- AIN1/AIN2：方向控制引脚，接受普通GPIO信号
- PWMA：PWM速度控制输入，必须连接STM32的PWM输出引脚
- 电源部分：
- VM：电机驱动电源（建议5-12V）
- VCC：逻辑电源（通常3.3V或5V）
- GND：必须与STM32共地
关键连接点：将STM32的PA2（TIM2_CH3）连接到TB6612的PWMA，同时选择任意两个GPIO（如PA4、PA5）连接AIN1/AIN2。这种配置充分利用了TIM2通道3的特性，同时保持了GPIO分配的灵活性。
注意：实际接线时，务必先断开电源，确认所有连接无误后再上电测试。我曾在一个项目中因PWMA误接普通GPIO，导致电机只能全速或停止，无法调速，排查了半天才发现这个低级错误。
2. TIM2通道3的PWM配置详解
STM32的定时器功能强大但配置复杂，我们需要精确设置多个参数才能得到理想的PWM输出。以下是TIM2通道3的完整初始化流程：
void PWM_Init(void) { // 1. 时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 2. GPIO配置为复用推挽输出 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 3. 定时器基础配置 TIM_InternalClockConfig(TIM2); TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; // ARR值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1; // PSC值 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure); // 4. PWM输出通道配置 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比为0 TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); // 5. 启动定时器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); }参数选择技巧：
TIM_Period（ARR）设为100-1，配合TIM_Prescaler（PSC）36-1，在72MHz系统时钟下产生20kHz PWM频率- PWM频率选择20kHz既能保证电机运行平稳，又避免了可闻噪声
- 初始占空比设为0（
TIM_Pulse=0），确保电机启动时处于停止状态
3. 电机方向与速度的协同控制
单纯配置PWM只能控制电机转速，要实现正反转还需要配合方向控制引脚。TB6612的方向控制逻辑如下表所示：
| AIN1 | AIN2 | 电机状态 |
|---|---|---|
| 高 | 低 | 正转 |
| 低 | 高 | 反转 |
| 低 | 低 | 刹车 |
| 高 | 高 | 刹车 |
对应的代码实现需要整合PWM控制和GPIO控制：
// 方向控制引脚初始化 void Motor_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); PWM_Init(); // 同时初始化PWM } // 设置速度（带方向） void Motor_SetSpeed(int8_t Speed) { if (Speed >= 0) { GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); PWM_SetCompare3(Speed); // 正转 } else { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); PWM_SetCompare3(-Speed); // 反转 } }实用技巧：
- 使用有符号的int8_t类型表示速度，正负号表示方向，绝对值表示速度大小
- 在改变方向前，建议先停止电机（PWM占空比设为0），短暂延时后再设置新方向，可减少电流冲击
4. 系统集成与调试技巧
将各个模块整合到主程序中时，需要注意执行的顺序和时序。以下是一个典型的主程序框架：
int main(void) { // 初始化外设 OLED_Init(); // 显示模块初始化 Motor_Init(); // 电机控制初始化 Key_Init(); // 按键初始化 // 显示初始信息 OLED_ShowString(1, 1, "Speed:"); int8_t Speed = 0; uint8_t KeyNum = 0; while (1) { KeyNum = Key_GetNum(); if (KeyNum == 1) { Speed += 20; if (Speed > 100) { Speed = -100; // 超过最大值时反向 } } Motor_SetSpeed(Speed); OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 3); } }常见问题排查：
电机不转：
- 检查PWMA是否确实连接到PA2
- 用示波器测量PA2是否有PWM输出
- 确认AIN1/AIN2电平设置正确
电机振动但不旋转：
- PWM频率可能过低，尝试提高ARR值
- 检查电源是否提供足够电流
调速不线性：
- 确保ARR值设置合理（建议保持100）
- 检查PWM_SetCompare3()函数是否正常工作
在实际项目中，我习惯在电机初始化后添加一个自检程序：让电机先正转1秒，停止0.5秒，再反转1秒。这个简单的测试能快速验证整个驱动系统是否工作正常。
