手把手教你用STM32F103C8T6和TB6612驱动直流电机（附HAL库代码）

从零开始玩转STM32与TB6612直流电机驱动

第一次拿到STM32开发板和TB6612电机驱动模块时，我盯着桌上那台小直流电机发愁——作为一个电子爱好者，想实现电机的正反转和调速控制，却不知从何下手。如果你也面临同样的困惑，这篇教程将带你一步步完成这个看似复杂实则有趣的项目。我们不需要昂贵的编码器电机，用最基础的STM32F103C8T6最小系统板、TB6612模块和普通直流电机就能实现核心功能。

1. 硬件准备与基础原理

在开始编程前，我们需要先理解硬件的工作原理。TB6612是一款双通道H桥驱动芯片，能同时控制两个直流电机。与常见的L298N相比，它的效率更高、发热更少，特别适合电池供电的小型项目。

必备硬件清单：

• STM32F103C8T6最小系统板（蓝色药丸板）
• TB6612电机驱动模块
• 5V-12V直流电机（建议先使用普通减速电机练习）
• 杜邦线若干
• 稳压电源或锂电池组（建议7.4V-12V）

TB6612模块上有几个关键接口需要特别注意：

注意：一定要确保STM32和TB6612的GND相连，这是很多初学者容易忽略的关键点，否则控制信号无法正常传递。

H桥的工作原理就像四个开关组合控制电流方向。当AIN1=1、AIN2=0时，电机正转；AIN1=0、AIN2=1时反转；两者同为1或0时刹车。PWMA则通过PWM占空比调节电机转速。

2. CubeMX工程配置

现在打开STM32CubeMX开始配置工程。选择STM32F103C8系列芯片，首先配置时钟源：

1. 在RCC配置中启用外部高速晶振(HSE)
2. 时钟树配置为72MHz主频
3. 在SYS中勾选Serial Wire调试接口

接下来配置PWM输出：

1. 找到TIM3（或其他支持PWM的定时器）
2. 将Channel1设置为PWM Generation CH1
3. 预分频(Prescaler)设为71，计数周期(Counter Period)设为999，这样得到的PWM频率为：

   PWM频率 = 72MHz / (71+1) / (999+1) = 1kHz

然后配置两个GPIO控制电机方向：

1. 选择两个普通IO口（如PA4和PA5）
2. 设置为输出模式，初始电平为低
3. 重命名为AIN1和AIN2方便代码阅读

最后生成代码前，记得：

• 设置工程名称和路径
• 选择Toolchain为MDK-ARM（如果用Keil）
• 勾选"Generate peripheral initialization as a pair of .c/.h files"

// 生成的PWM初始化关键代码片段 htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 71; htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 999; htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_PWM_Init(&htim3); TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC; sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比为0 sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);

3. 硬件连接与测试

按照以下步骤连接硬件：

1. 将STM32的3.3V连接到TB6612的VCC
2. STM32的GND连接到TB6612的GND
3. 配置好的PWM引脚（如PA6）接PWMA
4. 方向控制引脚（PA4、PA5）分别接AIN1和AIN2
5. 电机电源（VM）接7-12V电源正极
6. 电机两端接在AO1和AO2上

常见接线错误排查：

• 电机不转：先检查所有电源连接，特别是共地
• 电机只震动不转：PWM频率可能过高，尝试调整到1-5kHz
• 模块发热严重：立即断电，检查是否短路或电机堵转

上电前建议先用万用表检查：

1. VM和GND之间电阻（防止电源短路）
2. 电机两端电阻（通常几欧姆到几十欧姆）
3. 确认3.3V电源正常

测试代码可以先用简单的逻辑验证：

// 在main.c的while(1)循环中添加测试代码 HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 500); // 50%占空比 // 正转 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN1_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN2_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(2000); // 反转 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN2_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(2000); // 刹车 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN1_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, AIN2_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(1000);

4. 完善电机控制函数

为了代码更好的复用性，我们可以将电机控制封装成独立函数。新建一个motor.c和motor.h文件：

// motor.h #ifndef __MOTOR_H #define __MOTOR_H #include "stm32f1xx_hal.h" typedef struct { GPIO_TypeDef* IN1_Port; uint16_t IN1_Pin; GPIO_TypeDef* IN2_Port; uint16_t IN2_Pin; TIM_HandleTypeDef* PWM_Timer; uint32_t PWM_Channel; } Motor_TypeDef; void Motor_Init(Motor_TypeDef* motor, GPIO_TypeDef* IN1_Port, uint16_t IN1_Pin, GPIO_TypeDef* IN2_Port, uint16_t IN2_Pin, TIM_HandleTypeDef* PWM_Timer, uint32_t PWM_Channel); void Motor_SetSpeed(Motor_TypeDef* motor, int16_t speed); #endif

// motor.c #include "motor.h" void Motor_Init(Motor_TypeDef* motor, GPIO_TypeDef* IN1_Port, uint16_t IN1_Pin, GPIO_TypeDef* IN2_Port, uint16_t IN2_Pin, TIM_HandleTypeDef* PWM_Timer, uint32_t PWM_Channel) { motor->IN1_Port = IN1_Port; motor->IN1_Pin = IN1_Pin; motor->IN2_Port = IN2_Port; motor->IN2_Pin = IN2_Pin; motor->PWM_Timer = PWM_Timer; motor->PWM_Channel = PWM_Channel; HAL_TIM_PWM_Start(motor->PWM_Timer, motor->PWM_Channel); } void Motor_SetSpeed(Motor_TypeDef* motor, int16_t speed) { speed = (speed > 1000) ? 1000 : speed; speed = (speed < -1000) ? -1000 : speed; if(speed > 0) { // 正转 HAL_GPIO_WritePin(motor->IN1_Port, motor->IN1_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(motor->IN2_Port, motor->IN2_Pin, GPIO_PIN_RESET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor->PWM_Timer, motor->PWM_Channel, speed); } else if(speed < 0) { // 反转 HAL_GPIO_WritePin(motor->IN1_Port, motor->IN1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(motor->IN2_Port, motor->IN2_Pin, GPIO_PIN_SET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor->PWM_Timer, motor->PWM_Channel, -speed); } else { // 刹车 HAL_GPIO_WritePin(motor->IN1_Port, motor->IN1_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(motor->IN2_Port, motor->IN2_Pin, GPIO_PIN_SET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(motor->PWM_Timer, motor->PWM_Channel, 0); } }

使用这个电机驱动库时，只需要几行代码就能实现复杂控制：

Motor_TypeDef motor; int main(void) { // ...初始化代码... Motor_Init(&motor, GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIOA, GPIO_PIN_5, &htim3, TIM_CHANNEL_1); while(1) { // 加速正转 for(int i=0; i<=1000; i+=10) { Motor_SetSpeed(&motor, i); HAL_Delay(20); } // 减速到停止 for(int i=1000; i>=0; i-=10) { Motor_SetSpeed(&motor, i); HAL_Delay(20); } // 同样方式反转 // ... } }

5. 进阶调试技巧

当基本功能实现后，你可能遇到一些需要优化的情况：

PWM频率选择：

• 1-5kHz：通用范围，电机运行平稳但可能有轻微啸叫
• 10-20kHz：超声波范围，噪音小但驱动芯片可能发热增加

• 20kHz：适合对噪音敏感场合，但效率可能降低

死区时间设置： 在CubeMX的TIMx配置中，可以设置"Dead Time"防止H桥上下管直通。对于TB6612这种集成驱动，通常不需要设置，但如果你用分立元件搭建H桥，建议设置500ns-1us的死区。

电源去耦： 在VM和GND之间靠近驱动芯片的位置添加一个100uF电解电容并联0.1uF陶瓷电容，能有效抑制电机启动时的电压波动。

电流检测： TB6612的AO1和AO2之间可以串联小电阻（0.1-0.5欧姆），通过测量电压降估算电流。当电流过大时及时切断输出保护电机和驱动芯片。

// 简单的电流保护示例 #define CURRENT_THRESHOLD 2000 // 2A对应的ADC值 void Motor_SafetyCheck(Motor_TypeDef* motor) { uint32_t adcValue = ReadMotorCurrentADC(); // 需要实现ADC读取函数 if(adcValue > CURRENT_THRESHOLD) { Motor_SetSpeed(motor, 0); // 紧急刹车 Error_Handler(); // 进入错误处理 } }

6. 项目扩展思路

基础功能实现后，可以考虑以下扩展方向：

1. 串口控制：通过USB转TTL模块，用电脑串口助手发送指令控制电机
2. 电位器调速：外接电位器，用ADC读取电压值映射为电机转速
3. 无线控制：添加蓝牙或2.4G模块，用手机或遥控器控制
4. 多电机同步：利用STM32的多个定时器同时控制2-4个电机
5. 速度闭环：虽然本教程用开环控制，但可以尝试添加编码器实现简单PID

一个实用的串口控制协议示例：

// 在main.c中添加串口回调处理 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart == &huart1) { static char cmd[10]; static uint8_t idx = 0; if(rxData == '\n') { // 接收到完整命令 cmd[idx] = '\0'; int speed = atoi(cmd); Motor_SetSpeed(&motor, speed); idx = 0; } else { cmd[idx++] = rxData; } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxData, 1); // 重新启用接收中断 } }

使用时，通过串口发送"-500"到"500"之间的数字，就能实时控制电机转速和方向。