stm32f103c8t6控制pca9685

<think>我们正在使用STM32F103C8T6通过I2C协议控制PCA9685芯片。根据引用[2]和[3]，我们需要配置STM32的I2C外设，并编写与PCA9685通信的代码。PCA9685是一个16通道、12位PWM控制器，常用于控制舵机和LED。步骤：1.初始化STM32的I2C外设（例如I2C1或I2C2）。2.配置PCA9685：设置频率（通常舵机需要50Hz）和占空比。3.编写函数来设置舵机角度或LED亮度。根据引用[3]，有一个极简可用的代码示例，其中使用了`PCA_MG9XX_Init`函数初始化舵机驱动，设置频率为60Hz（但舵机通常为50Hz，注意调整），初始角度为90度。然后使用`PCA_MG9XX`函数控制舵机转动。另外，引用[1]提供了一个简单的代码框架，包括初始化PCA9685、设置舵机角度和LED亮度的函数。现在，我们将重点放在I2C配置和初始化PCA9685的代码上。I2C配置（以STM32标准外设库为例）：-使能I2C和GPIO时钟。-配置GPIO引脚为复用开漏模式（I2C的SDA和SCL）。-配置I2C的时钟速度、工作模式（标准模式或快速模式）等。-使能I2C。然后，我们需要编写PCA9685的初始化函数，包括：1.设置PCA9685的模式寄存器（MODE1）以允许配置。2.设置预分频器（PRE_SCALE）以确定PWM频率。3.设置每个通道的占空比（通过LED0_ON_L,LED0_ON_H,LED0_OFF_L,LED0_OFF_H等寄存器）。注意：PCA9685的I2C地址默认为0x40（7位地址），但可以通过硬件地址引脚改变。下面是一个示例代码框架：```c#include"stm32f10x.h"#include"stm32f10x_i2c.h"#include"stm32f10x_rcc.h"#include"stm32f10x_gpio.h"//定义PCA9685地址#definePCA9685_ADDRESS0x40//I2C配置函数voidI2C_Configuration(void){I2C_InitTypeDefI2C_InitStructure;GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;//使能I2C1和GPIOB时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//配置PB6:I2C1_SCL,PB7:I2C1_SDAGPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;//复用开漏GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//I2C配置I2C_InitStructure.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1=0x00;//作为主设备，此地址不使用I2C_InitStructure.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed=100000;//100kHz标准模式I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStructure);I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);}//向PCA9685写寄存器voidPCA9685_WriteReg(uint8_treg,uint8_tvalue){//发送起始条件I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));//发送设备地址（写）I2C_Send7bitAddress(I2C1,PCA9685_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE));//发送寄存器地址I2C_SendData(I2C1,reg);while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//发送数据I2C_SendData(I2C1,value);while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//停止条件I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);}//初始化PCA9685voidPCA9685_Init(void){//复位设备：先设置MODE1寄存器为0x00（正常模式），然后设置SLEEP位为1（进入睡眠模式）PCA9685_WriteReg(0x00,0x20);//MODE1:设置SLEEP=1（睡眠模式），允许配置预分频器//设置预分频器（PRE_SCALE）以确定PWM频率//计算公式：预分频器值=round(25MHz/(4096*频率))-1//例如，对于50Hz：预分频器值=round(25e6/(4096*50))-1=121uint8_tprescale=121;PCA9685_WriteReg(0xFE,prescale);//PRE_SCALE寄存器//重新设置MODE1寄存器，退出睡眠模式PCA9685_WriteReg(0x00,0x00);//退出睡眠模式//等待振荡器稳定Delay_ms(1);//设置MODE2寄存器（可选）PCA9685_WriteReg(0x01,0x04);//MODE2:输出驱动器配置（开漏输出，输出变化在ACK后）等//现在可以设置各个通道的PWM值了}//设置舵机角度（通道0-15，角度0-180度）voidPCA9685_SetServoAngle(uint8_tchannel,uint8_tangle){//舵机控制通常需要0.5ms（0度）到2.5ms（180度）的脉冲//对于50Hz（周期20ms），占空比范围为2.5%到12.5%//对应4096的分辨率，0度：0.025*4096=102，180度：0.125*4096=512//因此，脉冲宽度=102+(angle/180.0)*(512-102)≈102+(angle*410/180)=102+angle*2.2778//简化计算：使用102+angle*410/180，为避免浮点，可写成102+(angle*410)/180uint16_toff_value=(uint16_t)(102+(angle*410)/180);//设置通道的LEDx_OFF寄存器（注意：LEDx_ON通常设为0，即脉冲开始于0）uint8_treg_base=0x06+4*channel;//LED0寄存器起始地址//写LEDx_ON和LEDx_OFF寄存器（4个寄存器：LEDx_ON_L,LEDx_ON_H,LEDx_OFF_L,LEDx_OFF_H）PCA9685_WriteReg(reg_base,0x00);//LEDx_ON_LPCA9685_WriteReg(reg_base+1,0x00);//LEDx_ON_HPCA9685_WriteReg(reg_base+2,off_value&0xFF);//LEDx_OFF_LPCA9685_WriteReg(reg_base+3,off_value>>8);//LEDx_OFF_H}intmain(void){//初始化系统时钟等//...//配置I2CI2C_Configuration();//初始化PCA9685PCA9685_Init();//设置舵机角度（例如通道0设置为90度）PCA9685_SetServoAngle(0,90);while(1){//主循环}}```注意事项：1.上述代码使用了STM32标准外设库。如果使用HAL库，代码会有所不同。2.舵机的角度计算可能因舵机型号而异，请根据实际舵机调整脉冲宽度范围。3.预分频器的计算：PCA9685的时钟默认为25MHz（内部振荡器），PWM频率=25MHz/(4096*(prescale+1))，因此prescale=round(25e6/(4096*频率))-1。4.在设置预分频器时，必须先将设备置于睡眠模式（设置MODE1的SLEEP位），设置完后再唤醒。引用[2]中提到，设置频率后需要配置占空比，通过LEDx_ON和LEDx_OFF寄存器。在舵机控制中，通常将LEDx_ON设为0，LEDx_OFF设为脉冲结束的位置（即高电平结束的位置）。以上代码提供了一个基本的框架，实际使用时可能需要根据具体硬件和需求调整。§§相关问题§§1.如何调整PCA9685的PWM频率以适应不同舵机？2.如何控制多个舵机同时运动？3.如何通过PCA9685控制LED的亮度？</think>### STM32F103C8T6 控制 PCA9685 的 I2C 配置与示例代码 #### I2C 配置步骤 1. **硬件连接** - SCL：连接 PB6（I2C1_SCL）或 PB10（I2C2_SCL） - SDA：连接 PB7（I2C1_SDA）或 PB11（I2C2_SDA） - VCC：3.3V/5V，GND：共地 - 舵机信号线连接 PCA9685 的 PWM 输出通道 2. **I2C 初始化代码（标准外设库）** ```c #include "stm32f10x.h" void I2C_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct; // 1. 使能时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); // 2. 配置GPIO GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; // SCL(PB6), SDA(PB7) GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; // 复用开漏输出 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); // 3. I2C参数配置 I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00; // 主设备地址(任意) I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 100000; // 100kHz标准模式 I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct); // 4. 使能I2C I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); } ``` 3. **PCA9685 初始化函数** ```c #define PCA9685_ADDR 0x40 // 默认I2C地址 void PCA9685_Init(void) { // 复位设备 I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, 0x00, 0x20); // 进入睡眠模式(MODE1寄存器) // 设置PWM频率(50Hz用于舵机) uint8_t prescale = (25000000 / (4096 * 50)) - 1; // 计算公式[^2] I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, 0xFE, prescale); // PRE_SCALE寄存器 // 唤醒设备 I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, 0x00, 0x80); // 退出睡眠+自动递增 delay_ms(1); } ``` #### 舵机控制示例 ```c // 设置舵机角度(通道0-15, 角度0-180°) void Set_Servo_Angle(uint8_t channel, uint8_t angle) { uint16_t pulse = (uint16_t)(102 + angle * 2.2778); // 0.5ms-2.5ms映射[^3] uint8_t reg = 0x06 + 4 * channel; // LED寄存器基地址 // 写占空比参数(LEDx_ON=0, LEDx_OFF=pulse) I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, reg, 0x00); // LEDx_ON_L I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, reg + 1, 0x00); // LEDx_ON_H I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, reg + 2, pulse & 0xFF); // LEDx_OFF_L I2C_WriteByte(PCA9685_ADDR, reg + 3, pulse >> 8); // LEDx_OFF_H } int main(void) { // 初始化 delay_init(); I2C_Configuration(); PCA9685_Init(); // 控制示例 Set_Servo_Angle(0, 90); // 通道0转到90° Set_Servo_Angle(1, 45); // 通道1转到45° while(1) { // 主循环 } } ``` #### 关键注意事项 1. **I2C 地址**：PCA9685 默认地址为 `$0x40$`，可通过硬件引脚调整为 `$0x41$`-`$0x7F$` 2. **PWM 计算**： - 舵机角度公式：`$\text{pulse} = 102 + \theta \times \frac{410}{180}$`（θ为角度） - LED 亮度：`$\text{占空比} = \frac{\text{OFF值}}{4096} \times 100\%$` 3. **模式寄存器**： - MODE1 (0x00)：控制睡眠/唤醒、自动递增 - MODE2 (0x01)：配置输出驱动模式[^2] > **调试提示**：若通信失败，先用逻辑分析仪检查I2C波形，确认ACK信号是否正常[^1]。