用C语言写一个STM32F103作为主控的步进电机FOC驱动代码

以下是一个简单的用C语言编写的STM32F103步进电机FOC驱动代码示例：

#include "stm32f10x.h"

// 定义PWM输出引脚
#define PWM_PIN GPIO_Pin_0
#define PWM_PORT GPIOA

// 定义编码器输入引脚
#define ENCODER_PIN GPIO_Pin_1
#define ENCODER_PORT GPIOA

// 定义电机控制参数
#define KP 1.0f
#define KI 0.1f
#define KD 0.01f

// 定义电机状态
typedef struct
{
  float position;  // 当前位置
  float velocity;  // 当前速度
  float setpoint;  // 设定位置
  float error;     // 误差
  float integral;  // 积分项
  float derivative;// 微分项
  float output;    // 输出
} MotorState;

MotorState motor;

// 初始化PWM输出
void PWM_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
  TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;

  // 使能GPIOA时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  // 使能TIM2时钟
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

  // 配置GPIOA引脚为复用推挽输出
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = PWM_PIN;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(PWM_PORT, &GPIO_InitStruct);

  // 配置TIM2基本定时器
  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;
  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 1000 - 1;  // PWM周期为1ms
  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct);

  // 配置TIM2通道1为PWM模式1
  TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
  TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 0;  // 初始占空比为0
  TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStruct);

  // 使能TIM2
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

// 初始化编码器输入
void Encoder_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;

  // 使能GPIOA时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  // 使能TIM3时钟
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

  // 配置GPIOA引脚为浮空输入
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ENCODER_PIN;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(ENCODER_PORT, &GPIO_InitStruct);

  // 配置TIM3输入捕获
  TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
  TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0;
  TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStruct);

  // 使能TIM3
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

// 电机控制
void Motor_Control(void)
{
  float error_prev;
  float dt = 0.001f;  // 控制周期为1ms

  // 计算误差
  motor.error = motor.setpoint - motor.position;

  // 计算积分项
  motor.integral += motor.error * dt;

  // 计算微分项
  motor.derivative = (motor.error - error_prev) / dt;
  error_prev = motor.error;

  // 计算输出
  motor.output = KP * motor.error + KI * motor.integral + KD * motor.derivative;

  // 输出限幅
  if (motor.output > 1000)
  {
    motor.output = 1000;
  }
  else if (motor.output < -1000)
  {
    motor.output = -1000;
  }

  // 更新PWM占空比
  if (motor.output >= 0)
  {
    TIM_SetCompare1(TIM2, motor.output);
  }
  else
  {
    TIM_SetCompare1(TIM2, 0);
  }
}

int main(void)
{
  // 初始化PWM输出
  PWM_Init();

  // 初始化编码器输入
  Encoder_Init();

  // 初始化电机状态
  motor.position = 0;
  motor.velocity = 0;
  motor.setpoint = 0;
  motor.error = 0;
  motor.integral = 0;
  motor.derivative = 0;
  motor.output = 0;

  while (1)
  {
    // 更新电机状态
    motor.position = TIM_GetCapture1(TIM3);
    motor.velocity = motor.position - motor.setpoint;

    // 电机控制
    Motor_Control();
  }
}

请注意，这只是一个简单的示例代码，实际应用中可能需要根据具体的步进电机和控制需求进行适当的修改和优化