1. 课程概述与硬件准备：选型与接线
各位同学，欢迎来到《STM32F407电机控制PID算法调试实战》的第一章。
做电机控制，说白了就是跟硬件打交道。你算法写得再漂亮，硬件没搭对，电机就是不动。我刚开始做这个的时候，就吃过这个亏——编码器线序接反，折腾了一下午才发现。所以这一章，咱们先把家底儿盘清楚。
1.1 整体知识框架
先看一张图，把本章要讲的东西串起来。你心里有个谱，后面学起来就不乱。
1.2 主控板：STM32F407
为什么选F407？说白了，它性价比高。168MHz主频，带硬件浮点，做PID运算绰绰有余。而且定时器资源丰富——高级定时器TIM1/TIM8能直接输出互补PWM，编码器接口模式也是硬件自带的。
我个人习惯用正点原子或野火的板子，资料多，原理图公开。你手头只要是F407VGT6或者F407ZGT6，都行。
1.3 直流减速电机
电机这块，我建议你直接买带编码器的直流减速电机，淘宝上一搜一大把。常见的是JGB37-520系列，减速比1:30到1:90都有。
怎么选？看你的应用场景：
- 1:30：转速快，扭矩小，适合小车跑速度
- 1:90：转速慢，扭矩大，适合做位置控制
我们这门课主要练PID，我推荐用1:50左右的，折中。额定电压选6V或12V，看你驱动板能承受多少。
1.4 编码器
编码器是电机的眼睛。没有它，PID就是瞎调。
常见的电机编码器分两种：
| 类型 | 输出信号 | 线数（常见） | 特点 |
|---|---|---|---|
| 霍尔编码器 | AB两相方波 | 11 ~ 64 | 便宜，低速时精度一般 |
| 光电编码器 | AB两相方波 | 256 ~ 1024 | 精度高，价格稍贵 |
咱们课程里用霍尔编码器就够。11线的霍尔编码器，配合1:50减速比，转一圈能输出 11 × 50 × 4 = 2200 个脉冲（4倍频后）。做位置控制，精度到0.16度，够用了。
1.5 驱动板：L298N vs DRV8833
驱动板的选择，我直接给你对比表：
| 项目 | L298N | DRV8833 |
|---|---|---|
| 工作电压 | 5V ~ 35V | 2.7V ~ 10.8V |
| 最大电流 | 2A（峰值3A） | 1.5A（峰值2A） |
| 逻辑电平 | 5V（需3.3V转5V） | 3.3V 直连 |
| PWM频率 | 建议 ≤ 10kHz | 可达 50kHz |
| 体积 | 大（散热片） | 小（QFN封装） |
| 价格 | 便宜（约5元） | 稍贵（约10元） |
我个人建议：初学用L298N，皮实耐操，不容易烧。但要注意，L298N的逻辑电平是5V，STM32的GPIO是3.3V，直接接可能识别不了。你需要加个电平转换模块，或者用L298N板子上的5V输出给STM32供电（不推荐，容易烧）。
DRV8833就省心多了，3.3V逻辑直接兼容，而且体积小，适合做在PCB上。我现在的项目基本都用DRV8833。
1.6 接线实战
好了，理论说完了，咱们直接上手接线。以L298N + 单路直流减速电机为例：
- 电机电源：L298N的12V输入接外部电源（比如12V锂电池），GND接电源负极。
- 逻辑电源：L298N的5V输出可以给STM32供电吗？不建议。STM32用USB供电或独立稳压。
- 共地：L298N的GND和STM32的GND用杜邦线连起来。
- PWM信号：STM32的TIM1_CH1（PA8）接L298N的ENA（使能A）。
- 方向控制：STM32的PA0接IN1，PA1接IN2。
- 编码器：电机编码器5V（或3.3V）接STM32的5V（或3.3V），GND接GND，A相接PA6（TIM3_CH1），B相接PA7（TIM3_CH2）。
接线图我画个简化的：
1.7 上电前的检查清单
接好线别急着通电。我每次都会过一遍这个清单：
- ☐ 电源正负极：有没有接反？L298N的12V和GND有没有短路？
- ☐ 共地：L298N的GND和STM32的GND连了吗？
- ☐ 编码器线序：A相和B相有没有接反？接反了也能用，但方向反了。
- ☐ PWM引脚：是不是定时器的通道？别接到普通GPIO上。
- ☐ 电机线：OUT1和OUT2有没有短路？电机线有没有破损？