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抓取時間（ISO本地）：2026-05-18 05:17:01

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文章目錄

• 前言
• 一、硬件選擇
• 二、硬件接線
• • 1、MSPM0G3507
  • 2、D36A雙路驅動模塊接口
  • 3、42步進電機接口
  • 4、接線
  • • 主控—驅動
    • 驅動—電機
  • 5、供電
• 三、軟件部分
• 四、補充

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前言

今年的電賽（2025），很多題都與雲臺相關，因此為備戰電賽，博主這邊也是準備了一個由兩個42步進電機驅動的雲臺並提前進行調試，避免賽題出來之後手忙腳亂的，這邊的兩個42步進電機採用同一個驅動模塊進行驅動（D36A）,主控肯定採用MSPM0G3507。然後3D打印了一個二維雲臺的結構並進行組裝。本章博客主要是讓這個雲臺動起來。

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如果無法很好的復現博客裡的代碼，可以私信作者博取源代碼，電賽期間都在線

一、硬件選擇

主控：MSPM0G3507
驅動：D36A雙路步進電機驅動
電機：42步進電機*2

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二、硬件接線

接線順序：MSPM0G3507——驅動用戶控制信號輸入口——驅動電機接口——步進電機

1、MSPM0G3507

由於只是實現較為簡單的測試功能，再加上與隊友分開調不同的模塊，所以這邊並沒有用學習板或者拓展版，只是簡單的用核心板進行接線，關於D36A驅動，我們準備需要六個GPIO口，兩個GND以及一個5V

2、D36A雙路驅動模塊接口

接下來我們看D36A雙路驅動模塊的的結構

以及用戶控制信號的各個引腳的說明

在控制42步進電機的過程中我們只需要用到其中9個引腳就好，分別是5V、兩個GND、ST1、DIR1以及EN1，ST2、DIR2以及EN2，後面六個分別是用來控制電機接口A與電機接口B

3、42步進電機接口

步進電機只需要接四個口既可（雖然他的接口是6P），由於電機和驅動是一起買的，所以商家是直接提供了6P轉4P的線給我們，直接接到驅動上就好了

4、接線

主控—驅動

在連接主控與驅動時候，一般不建議直接用主控對驅動進行供電，需要另外的電源模塊來對驅動供電。因此將5V與地線接在特定的電源模塊上既可。
同時需要將ST1、DIR1以及EN1，ST2、DIR2以及EN2分別接到樹莓派上的三個不同GPIO口，並記住對應的GPIO編號。
本次作者使用的對應接口如下（後續在程序中有用）

驅動的接口	樹莓派接口
ST1	B12
DIR1	B9
EN1	B8
ST1	B11
DIR1	B10
EN1	B13

驅動—電機

需要將AC、BD分別接在驅動上一個象的±端，例如作者將A接在A+、C接在A-、B接B+、D接B-。如下圖所示：（接線可以採用杜邦線進行連接，也可購買6P轉4P的線，不過購買時需注意是否正確對應）

5、供電

供電這邊注意最好給驅動12V的電，防止步進電機沒力（D36A那邊說的是7-12V）

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三、軟件部分

軟件部分採用C語言實現，IDE採用keil，基於逐飛庫進行編寫

代碼實現如下：

函數一：用於將角度轉為步進電機的所需轉動的步數
STEPS_PER_REVOLUTION 和REDUCTION_RATIO 取決於電機的型號，42步進電機的話一般採用這個。（這個函數作者發現有一點問題，最後的輸出結果乘於16.5才是合適的一個結果，後面會說到原因和實現）

// Stepper motor parameters
#define STEPS_PER_REVOLUTION 200   // The number of pulses per turn of the motor
#define REDUCTION_RATIO      1     // reduction ratio  (no-------1)

// Calculate the total number of pulses
static uint32 angle_to_steps(float angle) {
    // Number of angular pulses: Number of pulses = (angle / 360) * number of step angle pulses * reduction ratio
    return (uint32)(fabs(angle) / 360.0f * STEPS_PER_REVOLUTION * REDUCTION_RATIO);
}

函數二：D36A相關初始化
主要是對gpio的初始化以及兩個EN引腳的使能（這邊的GPO一定要注意，因為之前沒有用過逐飛庫，一開始設置成GPI了，排查了很久沒有排查出問題）

// Initialize the D36A driver
void d36a_init(void) {
    // Configure the control pins
    gpio_init(D36A_IN1_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    gpio_init(D36A_IN2_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    gpio_init(D36A_IN3_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    gpio_init(D36A_IN4_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    gpio_init(D36A_ENA_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    gpio_init(D36A_ENB_PIN, GPO, 0, GPO_PUSH_PULL);
    
    // Enable motor
    gpio_set_level(D36A_ENA_PIN,1);
    gpio_set_level(D36A_ENB_PIN,1);
}

函數三：設置單個電機以某個速度轉過某個角度
motor是電機編號，D36A_MOTOR_A或者D36A_MOTOR_B，需要在.h文件中進行定義，然後根據輸入的角度判斷DIR的方向，最後阻塞式對ST引腳輸出脈衝，speed決定脈衝的延遲時間（步進電機是收到一個脈衝轉過一步）。speed越大速度越慢

// Control the motor to rotate at a specified angle
void d36a_set_angle(d36a_motor_enum motor, float angle, uint16 speed) {
    uint32 steps = angle_to_steps(angle);
    gpio_pin_enum pulse_pin, dir_pin;
    
    // Select the pulse and direction pins corresponding to the motor
    if (motor == D36A_MOTOR_A) {
        pulse_pin = D36A_IN1_PIN;
        dir_pin = D36A_IN2_PIN;
    } else {
        pulse_pin = D36A_IN3_PIN;
        dir_pin = D36A_IN4_PIN;
    }
    
    // Set the direction (positive angle forward rotation, negative angle reverse)
    if (angle > 0) {
        gpio_set_level(dir_pin,1);
    } else {
        gpio_set_level(dir_pin,0);
    }
    
    // Output pulse sequence
    for (uint32 i = 0; i < steps; i++) {
        gpio_set_level(pulse_pin,1);
        system_delay_us(speed);  // Pulse high level time
        gpio_set_level(pulse_pin,0);
        system_delay_us(speed);  // Pulse low level time
    }
}

函數四：設置AB兩個電機以某個速度同時轉過某個角度（角度可以不一樣）
這邊的angle_a和angle_b分別對應需要兩個電機轉過的角度，speed決定速度（AB速度一致），由於這邊要一起延時來輸出脈衝控制，所以簡單實現的時候速度設置成一樣，後續可以優化一下，例如10us 10us的延時，累積AB延時的時間，超過Speed的時候對應的累積值清零，然後翻轉一下電平。

void d36a_set_angle_both(float angle_a, float angle_b, uint16 speed) {

    uint32 steps_a = angle_to_steps(angle_a);
    uint32 steps_b = angle_to_steps(angle_b);

    uint32 max_steps = steps_a > steps_b ? steps_a : steps_b;


		
    gpio_set_level(D36A_IN2_PIN, angle_a > 0 ? 1 : 0); 
    gpio_set_level(D36A_IN4_PIN, angle_b > 0 ? 1 : 0);  


    for (uint32 i = 0; i < max_steps; i++) {

        if (i < steps_a) {
            gpio_set_level(D36A_IN1_PIN, 1);  
        }

        if (i < steps_b) {
            gpio_set_level(D36A_IN3_PIN, 1); 
        }
        system_delay_us(speed); 

        if (i < steps_a) {
            gpio_set_level(D36A_IN1_PIN, 0); 
        }
        if (i < steps_b) {
            gpio_set_level(D36A_IN3_PIN, 0);
        }
        system_delay_us(speed); 
    }
}

函數五：將誤差值調整成對應的誤差角度
這是一個簡單的轉換函數，需要math庫，具體的參數值需要根據自己的電機系統來調整

int output_to_servo(float output_x)
{
    // 1. 計算atan2的第一個參數：output_x * 1.8 / 66
    float numerator = output_x * 1.8f / 66.0f;
    // 2. 計算反正切（atan2(對邊, 鄰邊)），結果為弧度
    float radian = atan2f(numerator, 15.0f);  // 第二個參數固定為15（與Python一致）
    // 3. 將弧度轉換為角度（乘以180/π），並轉換為整數
    int servo_dx = (int)(radian * 180.0f / 3.1415926f);  // 用3.1415926提高精度
    
    return servo_dx;
}

主函數：調用剛才寫到的函數

int main (void)
{
    clock_init(SYSTEM_CLOCK_80M);   // 時鐘配置及系統初始化<務必保留>
		d36a_init();
    while(true)
    {
     		 d36a_set_angle_both(300,300,800);
     		 d36a_set_angle(D36A_MOTOR_A,-300,800);
     		 d36a_set_angle(D36A_MOTOR_B,-300,800);
		}
}

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如果無法很好的復現博客裡的代碼，可以私信作者博取源代碼，電賽期間都在線

四、補充

角度轉步數函數修正說明​
前文提到角度轉步數函數需要乘以 16.5 才能得到正確結果，這是因為實際應用中存在兩個容易被忽略的參數：​
驅動細分設置：D36A 默認可能採用 16 細分（通過撥碼開關設置），即每圈實際需要 200×16=3200 步​
機械減速比：部分雲臺結構自帶減速齒輪（如 1:10），需要乘以對應減速比​
修正後的函數應考慮這些實際參數：​

// 修正後的角度轉步數函數​
static uint32 angle_to_steps(float angle) {​
    #define MICROSTEP 16        // 細分設置​
    #define GEAR_RATIO 10       // 減速比​
    return (uint32)(fabs(angle) / 360.0f * STEPS_PER_REVOLUTION * MICROSTEP * GEAR_RATIO);​
}​

建議通過實際測試校準：讓電機轉動 360 度，記錄所需實際步數，反推準確參數。