一本章简介

本章介绍如何使用 MicroPython 的 PWM 功能驱动筑基学习板上的两路直流电机。筑基学习板板载了 2 颗 AT8236 H 桥电机驱动芯片，每路最大输出电流约 2.2A，可以驱动常见的小型直流减速电机，实现正转、反转、调速和刹车等功能。

CAUTION

直流电机驱动需要外部直流电源供电（8V~24V），单纯靠 TYPE-C 供来的 5V 是无法驱动电机的。请根据你所使用的直流电机的额定电压，通过筑基学习板的 DC 头或接线端子接入对应电压的直流电源。例如，使用 12V 额定电压的电机，就需要接入 12V 电源适配器。

1.1 学习目标

序号	学习目标	重要程度
1	了解 H 桥电机驱动的工作原理	⭐⭐⭐⭐⭐
2	掌握使用 PWM 控制直流电机正转、反转和调速的方法	⭐⭐⭐⭐⭐
3	理解两路电机的引脚分配和拨码开关配置	⭐⭐⭐⭐⭐
4	能够实现加减速、刹车等实用功能	⭐⭐⭐⭐

1.2 重点提示

必须外接直流电源。电机驱动的供电直接来自 DC 输入（8V~24V），TYPE-C 的 5V 只能给单片机和传感器供电，无法驱动电机。不接外部电源时，电机不会转动。
电机 1 使用 TIM9（PE5/PE6），不受拨码开关影响，可以直接使用。
电机 2 使用 TIM12（PB14/PB15），与舵机接口共用引脚。使用电机 2 时，拨码开关 BIT5 必须拨到 ON 位置（向上），否则 PWM 信号会被路由到舵机接口。
AT8236 的控制逻辑：一路 PWM + 一路低电平 = 正转；一路低电平 + 一路 PWM = 反转；两路都低 = 停止（滑行）；两路都高 = 刹车。
每路驱动芯片内置过流保护，保护电流约 2.2A。如果电机堵转时间过长，驱动芯片会发热，请注意散热。

1.3 基础概念与术语

H 桥（H-Bridge）：由 4 个开关元件（MOS 管）组成的电路拓扑，形状像字母 H。通过控制不同开关的通断组合，可以改变流过电机的电流方向，从而实现正转和反转。
PWM 调速：通过改变 PWM 占空比来控制电机的等效电压，占空比越高，电机转速越快。
刹车（Brake）：H 桥两侧同时导通高电平，电机两端短路，产生制动力矩，电机快速停止。
滑行（Coast）：H 桥两侧同时断开（低电平），电机靠惯性自由减速停止。

二硬件说明

在这个接口可以接两个直流电机

2.1 电机驱动原理

AT8236 是一颗集成 H 桥的直流电机驱动芯片，每颗芯片有两个输入引脚（IN1、IN2）控制一路电机：

IN1	IN2	电机状态
PWM	低电平	正转（速度由 PWM 占空比决定）
低电平	PWM	反转（速度由 PWM 占空比决定）
低电平	低电平	停止（滑行）
高电平	高电平	刹车

2.2 电机引脚分配

参数	电机 1	电机 2
IN1 引脚	PE5（TIM9_CH1）	PB14（TIM12_CH1）
IN2 引脚	PE6（TIM9_CH2）	PB15（TIM12_CH2）
定时器	TIM9	TIM12
拨码开关	无需设置	BIT5 = ON（向上）
驱动芯片	AT8236（U54）	AT8236（U55）
最大电流	~2.2A	~2.2A
对外接口	3.81mm 可插拔接口	3.81mm 可插拔接口

IMPORTANT

使用电机 2 时，拨码开关 BIT5 必须拨到 ON 位置（向上）。BIT5 默认是 OFF（舵机接口），如果不切换，PB14/PB15 的 PWM 信号会被路由到舵机接口，电机 2 不会转动。

电机 1（PE5/PE6）不受任何拨码开关影响，可以直接使用。

2.3 供电说明

CAUTION

电机驱动必须通过 DC 头或接线端子接入外部直流电源（8V~24V）。

电机驱动芯片的供电直接来自 DC 输入，不经过 5V 降压。TYPE-C 供电只能给单片机和板载传感器使用，无法驱动电机。

请根据你的电机额定电压选择合适的电源：

12V 电机 → 使用 12V 电源适配器
24V 电机 → 使用 24V 电源适配器

供电后，将筑基学习板的电源拨动开关拨到对应位置（DC 头向下，接线端子向上）。

三软件设计

3.1 基础部分

3.1.1 电机 1 正转与反转

python

# 电机 1 基本控制（PE5/PE6，TIM9）
from pyb import Pin, Timer
import time

# PE5 -> TIM9_CH1 (IN1)
# PE6 -> TIM9_CH2 (IN2)
pin_in1 = Pin('PE5', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)
pin_in2 = Pin('PE6', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)

tim = Timer(9, freq=20000)  # 20kHz PWM，超出人耳范围，电机运行安静
ch1 = tim.channel(1, Timer.PWM, pin=pin_in1)
ch2 = tim.channel(2, Timer.PWM, pin=pin_in2)

# 停止
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(0)

# 正转 50% 速度
print("电机 1 正转")
ch1.pulse_width_percent(50)
ch2.pulse_width_percent(0)
time.sleep(2)

# 停止（滑行）
print("停止")
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(0)
time.sleep(1)

# 反转 50% 速度
print("电机 1 反转")
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(50)
time.sleep(2)

# 刹车
print("刹车")
ch1.pulse_width_percent(100)
ch2.pulse_width_percent(100)
time.sleep(1)

# 停止
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(0)
print("完成")

3.1.2 电机 2 正转与反转

WARNING

运行此代码前，请确认：

拨码开关 BIT5 已拨到 ON（向上）
已通过 DC 头或接线端子接入外部直流电源

python

# 电机 2 基本控制（PB14/PB15，TIM12）
# 注意：BIT5 必须拨到 ON！
from pyb import Pin, Timer
import time

# PB14 -> TIM12_CH1 (IN1)
# PB15 -> TIM12_CH2 (IN2)
pin_in1 = Pin('PB14', Pin.AF_PP, af=Pin.AF9_TIM12)
pin_in2 = Pin('PB15', Pin.AF_PP, af=Pin.AF9_TIM12)

tim = Timer(12, freq=20000)
ch1 = tim.channel(1, Timer.PWM, pin=pin_in1)
ch2 = tim.channel(2, Timer.PWM, pin=pin_in2)

# 停止
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(0)

# 正转
print("电机 2 正转")
ch1.pulse_width_percent(50)
ch2.pulse_width_percent(0)
time.sleep(2)

# 反转
print("电机 2 反转")
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(50)
time.sleep(2)

# 停止
ch1.pulse_width_percent(0)
ch2.pulse_width_percent(0)
print("完成")

3.1.3 加速与减速

python

# 电机 1 加速与减速
from pyb import Pin, Timer
import time

pin_in1 = Pin('PE5', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)
pin_in2 = Pin('PE6', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)

tim = Timer(9, freq=20000)
ch1 = tim.channel(1, Timer.PWM, pin=pin_in1)
ch2 = tim.channel(2, Timer.PWM, pin=pin_in2)

ch2.pulse_width_percent(0)  # IN2 保持低电平，正转方向

print("加速...")
for speed in range(0, 101, 5):
    ch1.pulse_width_percent(speed)
    print("  速度: {}%".format(speed))
    time.sleep_ms(200)

print("减速...")
for speed in range(100, -1, -5):
    ch1.pulse_width_percent(speed)
    print("  速度: {}%".format(speed))
    time.sleep_ms(200)

ch1.pulse_width_percent(0)
print("完成")

3.2 进阶部分

3.2.1 电机驱动类封装

python

# 直流电机驱动类
from pyb import Pin, Timer
import time

class DCMotor:
    """
    直流电机驱动类（AT8236 H桥）
    """
    def __init__(self, pin1_name, pin2_name, tim_id, ch1_id, ch2_id, af, freq=20000):
        self.pin1 = Pin(pin1_name, Pin.AF_PP, af=af)
        self.pin2 = Pin(pin2_name, Pin.AF_PP, af=af)
        self.tim = Timer(tim_id, freq=freq)
        self.ch1 = self.tim.channel(ch1_id, Timer.PWM, pin=self.pin1)
        self.ch2 = self.tim.channel(ch2_id, Timer.PWM, pin=self.pin2)
        self.stop()

    def forward(self, speed=50):
        """正转，speed: 0~100"""
        speed = min(100, max(0, speed))
        self.ch1.pulse_width_percent(speed)
        self.ch2.pulse_width_percent(0)

    def backward(self, speed=50):
        """反转，speed: 0~100"""
        speed = min(100, max(0, speed))
        self.ch1.pulse_width_percent(0)
        self.ch2.pulse_width_percent(speed)

    def stop(self):
        """停止（滑行）"""
        self.ch1.pulse_width_percent(0)
        self.ch2.pulse_width_percent(0)

    def brake(self):
        """刹车"""
        self.ch1.pulse_width_percent(100)
        self.ch2.pulse_width_percent(100)

    def ramp(self, target_speed, step=5, delay_ms=100):
        """
        平滑加减速到目标速度
        target_speed: 正数=正转，负数=反转，0=停止
        """
        # 简化实现：先停止再加速到目标
        self.stop()
        time.sleep_ms(50)

        if target_speed > 0:
            for s in range(0, target_speed + 1, step):
                self.forward(s)
                time.sleep_ms(delay_ms)
        elif target_speed < 0:
            for s in range(0, abs(target_speed) + 1, step):
                self.backward(s)
                time.sleep_ms(delay_ms)

# 电机 1：PE5/PE6, TIM9, AF3
motor1 = DCMotor('PE5', 'PE6', 9, 1, 2, Pin.AF3_TIM9)

# 电机 2：PB14/PB15, TIM12, AF9（需要 BIT5=ON）
# motor2 = DCMotor('PB14', 'PB15', 12, 1, 2, Pin.AF9_TIM12)

# 使用示例
motor1.forward(60)
time.sleep(2)

motor1.backward(40)
time.sleep(2)

motor1.brake()
time.sleep(1)

motor1.stop()
print("完成")

3.2.2 双电机同时控制

注意！下面所说的正反转其实也是相对的，你可以在给直流电机接线的时候接切换一下电机的正负供电。

python

# 双电机同时控制
# 注意：BIT5 必须拨到 ON！
from pyb import Pin, Timer
import time

class DCMotor:
    def __init__(self, pin1_name, pin2_name, tim_id, ch1_id, ch2_id, af, freq=20000):
        self.pin1 = Pin(pin1_name, Pin.AF_PP, af=af)
        self.pin2 = Pin(pin2_name, Pin.AF_PP, af=af)
        self.tim = Timer(tim_id, freq=freq)
        self.ch1 = self.tim.channel(ch1_id, Timer.PWM, pin=self.pin1)
        self.ch2 = self.tim.channel(ch2_id, Timer.PWM, pin=self.pin2)
        self.stop()

    def forward(self, speed=50):
        speed = min(100, max(0, speed))
        self.ch1.pulse_width_percent(speed)
        self.ch2.pulse_width_percent(0)

    def backward(self, speed=50):
        speed = min(100, max(0, speed))
        self.ch1.pulse_width_percent(0)
        self.ch2.pulse_width_percent(speed)

    def stop(self):
        self.ch1.pulse_width_percent(0)
        self.ch2.pulse_width_percent(0)

    def brake(self):
        self.ch1.pulse_width_percent(100)
        self.ch2.pulse_width_percent(100)

motor1 = DCMotor('PE5', 'PE6', 9, 1, 2, Pin.AF3_TIM9)
motor2 = DCMotor('PB14', 'PB15', 12, 1, 2, Pin.AF9_TIM12)

print("双电机演示")
print("注意：BIT5 必须拨到 ON！")

try:
    # 两个电机同时正转
    print("同时正转")
    motor1.forward(60)
    motor2.forward(60)
    time.sleep(2)

    # 两个电机同时反转
    print("同时反转")
    motor1.backward(60)
    motor2.backward(60)
    time.sleep(2)

    # 差速转弯（左转：电机1慢，电机2快）
    print("差速左转")
    motor1.forward(30)
    motor2.forward(70)
    time.sleep(2)

    # 原地旋转（两个电机方向相反）
    print("原地旋转")
    motor1.forward(50)
    motor2.backward(50)
    time.sleep(2)

except KeyboardInterrupt:
    pass
finally:
    motor1.stop()
    motor2.stop()
    print("已停止")

3.2.3 按键控制电机

python

# 按键控制电机（PA0=正转，PE8=反转，松开=停止）
from pyb import Pin, Timer
import pyb

pin_in1 = Pin('PE5', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)
pin_in2 = Pin('PE6', Pin.AF_PP, af=Pin.AF3_TIM9)
tim = Timer(9, freq=20000)
ch1 = tim.channel(1, Timer.PWM, pin=pin_in1)
ch2 = tim.channel(2, Timer.PWM, pin=pin_in2)

btn_fwd = Pin('PA0', Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)
btn_rev = Pin('PE8', Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)

SPEED = 60  # 运行速度

print("PA0=正转  PE8=反转  松开=停止")

while True:
    if btn_fwd.value() == 1:
        ch1.pulse_width_percent(SPEED)
        ch2.pulse_width_percent(0)
    elif btn_rev.value() == 1:
        ch1.pulse_width_percent(0)
        ch2.pulse_width_percent(SPEED)
    else:
        ch1.pulse_width_percent(0)
        ch2.pulse_width_percent(0)

    pyb.delay(20)

四常见问题

Q: 电机完全不转？

检查供电：这是最常见的原因。电机驱动需要通过 DC 头或接线端子接入 8V~24V 外部直流电源，TYPE-C 的 5V 无法驱动电机。
如果是电机 2，检查拨码开关 BIT5 是否拨到了 ON（向上）。
确认电机已正确插入 3.81mm 可插拔接口。
在 REPL 中手动测试：给 IN1 100% 占空比，IN2 0%，看电机是否转动。

Q: 电机只能朝一个方向转？

检查代码中 IN1 和 IN2 的占空比设置是否正确。正转是 IN1=PWM + IN2=0，反转是 IN1=0 + IN2=PWM。如果两路都给了 PWM，电机会处于刹车状态。

Q: 电机转动时有很大的噪音？

PWM 频率太低会导致电机发出可听见的啸叫声。建议将 PWM 频率设置为 20kHz（超出人耳范围），代码中 Timer(9, freq=20000) 已经是 20kHz。

Q: 电机堵转后驱动芯片很烫？

AT8236 内置过流保护（约 2.2A），但长时间堵转仍会导致芯片发热。请避免长时间堵转，必要时加装散热片。

Q: 可以同时使用电机 2 和舵机吗？

不可以。电机 2 和舵机接口共用 PB14/PB15，通过 BIT5 二选一。电机 1（PE5/PE6）不受影响。

五本节参考文档

MicroPython pyb.Timer 文档：
- https://docs.micropython.org/en/latest/library/pyb.Timer.html
MicroPython pyb.Pin 文档：
- https://docs.micropython.org/en/latest/library/pyb.Pin.html

[1]天空星筑基学习板套件介绍

GPIO基础

定时器与PWM基础

一本章简介

1.1 学习目标

1.2 重点提示

1.3 基础概念与术语

二硬件说明

2.1 电机驱动原理

2.2 电机引脚分配

2.3 供电说明

三软件设计

3.1 基础部分

3.1.1 电机 1 正转与反转

3.1.2 电机 2 正转与反转

3.1.3 加速与减速

3.2 进阶部分

3.2.1 电机驱动类封装

3.2.2 双电机同时控制

3.2.3 按键控制电机

四常见问题

五本节参考文档

GPIO基础

定时器与PWM基础

​

一 本章简介 ​

1.1 学习目标 ​

1.2 重点提示 ​

1.3 基础概念与术语 ​

二 硬件说明 ​

2.1 电机驱动原理 ​

2.2 电机引脚分配 ​

2.3 供电说明 ​

三 软件设计 ​

3.1 基础部分 ​

3.1.1 电机 1 正转与反转 ​

3.1.2 电机 2 正转与反转 ​

3.1.3 加速与减速 ​

3.2 进阶部分 ​

3.2.1 电机驱动类封装 ​

3.2.2 双电机同时控制 ​

3.2.3 按键控制电机 ​

四 常见问题 ​

五 本节参考文档 ​

一本章简介

1.1 学习目标

1.2 重点提示

1.3 基础概念与术语

二硬件说明

2.1 电机驱动原理

2.2 电机引脚分配

2.3 供电说明

三软件设计

3.1 基础部分

3.1.1 电机 1 正转与反转

3.1.2 电机 2 正转与反转

3.1.3 加速与减速

3.2 进阶部分

3.2.1 电机驱动类封装

3.2.2 双电机同时控制

3.2.3 按键控制电机

四常见问题

五本节参考文档