掌握驱动之道：L298N模块多方式驱动电机的优劣分析

北京老白 07-24 78

前言：

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L298N模块是一种常用的直流电机驱动模块，它可以通过控制输入端口来实现对电机的速度和方向的控制。L298N模块有3个输入端口：IN1、IN2和EN。

方法一：使用高级定时器输出通道和互补输出通道控制电机将模块的IN1和IN2分别连接到STM32高级定时器输出通道引脚和互补输出通道引脚，通过配置定时器的输出通道和互补输出通道的PWM大小来控制电机的速度和方向。将一个普通的GPIO引脚连接到模块的EN端口来控制电机的制动和启动。

下面是使用STM32的HAL库来配置定时器和GPIO引脚的代码示例：

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义L298N模块的引脚#define IN1_Pin GPIO_PIN_0#define IN1_GPIO_Port GPIOA#define IN2_Pin GPIO_PIN_1#define IN2_GPIO_Port GPIOA#define EN_Pin GPIO_PIN_2#define EN_GPIO_Port GPIOA// 定义定时器和互补输出通道#define TIM_PWM TIM_CHANNEL_1#define TIM_COMPLEMENTARY PWM_CHANNEL_2// 配置定时器和GPIO引脚void MX_TIM_Config(void){  // 定时器初始化  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Init.Prescaler = 0;  htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  htim.Init.Period = 1000;  htim.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  htim.Init.RepetitionCounter = 0;  htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;  HAL_TIM_PWM_Init(&htim);  // GPIO引脚初始化  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = IN1_Pin | IN2_Pin | EN_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}// 控制电机的速度和方向void motorControl(uint16_t speed){  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Channel = TIM_PWM;  // 设置PWM输出通道的比例，控制电机的速度  HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_PWM);  HAL_TIM_PWM_SetValue(&htim, TIM_PWM, speed);  // 设置互补输出通道，控制电机的方向  HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim, TIM_COMPLEMENTARY);  HAL_TIMEx_PWMN_SetValue(&htim, TIM_COMPLEMENTARY, 100 - speed);}// 控制电机的启动和停止void motorStartStop(uint8_t enable){  GPIO_PinState state = enable ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, state);}

该方法的优点是可以精确控制电机的速度和方向，缺点是需要使用高级定时器和互补输出通道，占用了宝贵的硬件资源。适用于需要精确控制电机的应用场景。

方法二：使用通用定时器控制电机将模块的IN1和IN2分别连接到STM32通用定时器的两个输出通道引脚，通过配置定时器的这两个输出通道的PWM大小来控制电机的速度和方向。同样，将一个普通的GPIO引脚连接到模块的EN端口来控制电机的制动和启动。

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义L298N模块的引脚#define IN1_Pin GPIO_PIN_0#define IN1_GPIO_Port GPIOA#define IN2_Pin GPIO_PIN_1#define IN2_GPIO_Port GPIOA#define EN_Pin GPIO_PIN_2#define EN_GPIO_Port GPIOA// 定义定时器和输出通道#define TIM_PWM TIM_CHANNEL_1// 配置定时器和GPIO引脚void MX_TIM_Config(void){  // 定时器初始化  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Init.Prescaler = 0;  htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  htim.Init.Period = 1000;  htim.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  htim.Init.RepetitionCounter = 0;  htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;  HAL_TIM_PWM_Init(&htim);  // GPIO引脚初始化  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = IN1_Pin | IN2_Pin | EN_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}// 控制电机的速度void motorSpeedControl(uint16_t speed){  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Channel = TIM_PWM;  // 设置PWM输出通道的比例，控制电机的速度  HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_PWM);  HAL_TIM_PWM_SetValue(&htim, TIM_PWM, speed);}// 控制电机的方向void motorDirectionControl(uint8_t direction){  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  // 停止对应的PWM信号，控制电机的方向  if (direction == 0) {    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim, TIM_CHANNEL_2);    HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1);  } else {    HAL_TIM_PWM_Stop(&htim, TIM_CHANNEL_1);    HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_CHANNEL_2);  }}// 控制电机的启动和停止void motorStartStop(uint8_t enable){  GPIO_PinState state = enable ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, state);}

方法二可以通过停止对应的PWM信号来控制电机的方向，通过调用motorDirectionControl()函数，

传入0表示正向运动，1表示反向运动。同时，使用motorSpeedControl()函数来控制电机的速度，通过改变PWM的占空比来调节电机的转速。最后，使用motorStartStop()函数来启动或停止电机，传入1表示启动电机，传入0表示停止电机。

这种方法的优点是使用通用定时器控制电机，灵活性较高，可以同时控制电机的速度和方向。适用于需要精确控制电机运动的应用场景。

方法三：将模块的IN1和IN2分辨链接到STM32的普通GPIO引脚来控制电机的运转方向和启动、停止，将模块的EN端口连接到定时器的PWM端口来控制电机的速度，该控制方法的编程代码解析如下：

下面是使用STM32的HAL库来配置GPIO引脚的代码示例：

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义L298N模块的引脚#define IN1_Pin GPIO_PIN_0#define IN1_GPIO_Port GPIOA#define IN2_Pin GPIO_PIN_1#define IN2_GPIO_Port GPIOA#define EN_Pin GPIO_PIN_2#define EN_GPIO_Port GPIOA// 定义定时器和PWM通道#define TIM_PWM TIM_CHANNEL_1// 配置GPIO引脚void MX_GPIO_Config(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = IN1_Pin | IN2_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  GPIO_InitStruct.Pin = EN_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}// 控制电机的速度void motorSpeedControl(uint16_t speed){  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Channel = TIM_PWM;  // 设置PWM输出通道的比例，控制电机的速度  HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_PWM);  HAL_TIM_PWM_SetValue(&htim, TIM_PWM, speed);}// 控制电机的方向和启动停止void motorDirectionControl(uint8_t direction, uint8_t enable){  GPIO_PinState state1 = direction ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  GPIO_PinState state2 = enable ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  HAL_GPIO_WritePin(IN1_GPIO_Port, IN1_Pin, state1);  HAL_GPIO_WritePin(IN2_GPIO_Port, IN2_Pin, state2);}

该方法的优点是简单易实现，缺点是无法精确控制电机的速度和方向。适用于简单的电机控制应用场景。

方法四：就是将IN1链接到定时器的PWM通道引脚上，将IN2链接到一个普通的GPIO端口上，控制IN2端口的电平就可以控制电机方向，控制IN1上的PWM信号就可以控制电机的速度，控制EN端口的电平就可以控制到电机的启动、停止，只是电机控制控制在两个方向上的PWM的表达不一致，在IN2为低电平的正方向上PWM大速度就高，而在IN2为低电平的反方向运转则是PWM小速度高，

方法四中，将IN1连接到定时器的PWM通道引脚上，通过改变PWM的占空比来控制电机的速度。将IN2连接到一个普通的GPIO端口上，通过改变IN2引脚的电平来控制电机的方向。同时，使用EN引脚来控制电机的启动和停止。

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义L298N模块的引脚#define IN1_Pin GPIO_PIN_0#define IN1_GPIO_Port GPIOA#define IN2_Pin GPIO_PIN_1#define IN2_GPIO_Port GPIOA#define EN_Pin GPIO_PIN_2#define EN_GPIO_Port GPIOA// 定义定时器和PWM通道#define TIM_PWM TIM_CHANNEL_1// 配置定时器和GPIO引脚void MX_TIM_Config(void){  // 定时器初始化  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Init.Prescaler = 0;  htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  htim.Init.Period = 1000;  htim.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  htim.Init.RepetitionCounter = 0;  htim.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;  HAL_TIM_PWM_Init(&htim);  // GPIO引脚初始化  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  GPIO_InitStruct.Pin = IN1_Pin | EN_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  GPIO_InitStruct.Pin = IN2_Pin;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}// 控制电机的速度void motorSpeedControl(uint16_t speed , uint8_t direction){  TIM_HandleTypeDef htim;  htim.Instance = TIM1;  htim.Channel = TIM_PWM;  // 设置PWM输出通道的比例，控制电机的速度  HAL_TIM_PWM_Start(&htim, TIM_PWM);  uint16_t speed_ = direction ? speed :100 - speed ;   HAL_TIM_PWM_SetValue(&htim, TIM_PWM, speed);}// 控制电机的方向void motorDirectionControl(uint8_t direction){  GPIO_PinState state = direction ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  HAL_GPIO_WritePin(IN2_GPIO_Port, IN2_Pin, state);}// 控制电机的启动和停止void motorStartStop(uint8_t enable){  GPIO_PinState state = enable ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET;  HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO_Port, EN_Pin, state);}

该方法的优点是可以通过一个普通的GPIO引脚来控制电机的方向，同时使用定时器的PWM通道来控制电机的速度。相对于方法二而言，方法四减少了一个PWM通道的使用，并且方向控制更加直观和灵活。缺点是需要对PWM信号与方向的控制进行特殊的映射，需要根据具体需求来调整PWM占空比和方向控制的规则。

适用场景分析：方法四适用于需要控制电机方向和速度的应用场景，且对PWM通道的资源需求较高的情况下，例如需要控制多个电机的时候。同时，方法四也适用于对控制精度要求不高的场景，例如一些简单的机械运动控制。

综上所述，不同的链接方式和驱动方法适用于不同的应用场景。方法一可以精确控制电机的速度和方向，适用于需要精细控制的应用场景；方法二适用于需要精确控制电机运动的应用场景。方法三简单易实现，适用于简单的电机控制应用场景。根据具体需求选择合适的方法来驱动电机。方法四也适用于对控制精度要求不高的场景，例如一些简单的机械运动控制。

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