基于STM32标准库的智能小车避障与循迹实战

1. 项目概述与硬件准备

完成基础入门学习后，通过智能小车项目串联 STM32 外设应用是巩固知识的最佳途径。本项目涵盖避障、循迹等核心功能，适合进阶练习。

硬件清单如下：

• 主控芯片：STM32F103C8T6 最小系统板
• 电机驱动：TB6612 模块（根据电机数量配置）
• 舵机：SG90（用于超声波扫描）
• 传感器：HC-SR04 超声波模块、TCRT5000 红外循迹模块
• 通信模块：HC-04 蓝牙模块
• 车体框架：支持直流电机的通用底盘
• 烧录器：ST-LINK V2
• 其他：杜邦线、洞洞板或面包板

组装前务必测试所有元器件，特别是电机和驱动模块，避免焊接后因故障返工。

2. 电机驱动与 PWM 控制

2.1 TB6612 电机驱动详解

TB6612 采用双通道输出设计，相比传统 L298N 方案，其效率更高且发热更低。单通道支持 1A 连续电流，峰值可达 2A。

关键引脚说明：

• VM：电机供电电压（3V-13.5V）
• VCC：逻辑电平输入（2.7V-5.5V）
• STBY：待机控制（高电平使能）
• AO1/AO2、BO1/BO2：电机输出端
• PWMA/PWMB、AIN1/AIN2、BIN1/BIN2：控制信号输入

注意：电机驱动电源建议独立供电，防止启动瞬间压降导致 MCU 复位。

2.2 PWM 驱动程序实现

使用 TIM2 的通道 1 和 2 生成 PWM 波控制电机转速。以下是初始化及设置函数：

#include "stm32f10x.h"

void PWM_Init(void)
{
    // 开启 GPIOA 和 TIM2 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    // 配置 GPIOA_Pin0 和 Pin1 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_0 | GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置时基单元
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 100 - 1;      // ARR
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;    // PSC
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);

    // 配置输出比较通道
    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 0
    TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

// 设置通道 1 比较值
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);
}

// 设置通道 2 比较值
void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);
}

实际调试中，PWM 频率由 ARR 和 PSC 决定，调整 Compare 值即可改变占空比从而控制电机速度。