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1. 从一堆吃灰的电机说起：为什么选TB6612而不是L298N

手头攒了好几个拆机的小型直流电机，有从旧打印机里拆的，有从玩具车上扒的，还有几个带编码器的减速电机。之前一直用L298N驱动，模块便宜、接线简单，但用久了问题就出来了：发热严重，压降大，电机转速明显比直接接电源时慢一截。后来换了TB6612模块，同样的电机、同样的电源，转速上去了，模块摸上去也只是温温的。这个对比太明显了，所以这次干脆把STM32F103C8T6和TB6612的组合从头到尾整理一遍。

STM32F103C8T6这颗芯片不用多介绍，Cortex-M3内核，72MHz主频，64KB Flash，20KB SRAM，LQFP48封装，市面上最小系统板十几块钱就能买到。它的定时器资源很够用，TIM1、TIM2、TIM3、TIM4都能输出PWM，其中TIM1是高级定时器，带互补输出和死区控制，驱动电机时用起来很顺手。TB6612FNG是东芝的电机驱动芯片，双通道输出，每通道持续电流1.2A，峰值3.2A，支持PWM频率最高100kHz，内置低压检测和热关断保护。和L298N相比，TB6612是MOSFET输出，导通电阻只有0.5Ω左右，效率高得多，而且不需要外接续流二极管。

这套组合适合谁呢？如果你在做智能小车、云台、自动门锁、传送带模型这类需要精确控制电机转速和方向的项目，或者单纯想学PWM调速的原理，这篇文章里的内容可以直接参考。我会从硬件接线讲到PWM配置，再到代码实现和实际调试中遇到的问题，尽量把每个环节说透。

注意：TB6612的VM引脚是电机电源输入，VCC是逻辑电源输入，两者必须都接，而且VM和VCC的电压范围不同，接反或漏接都会导致模块不工作。

2. 硬件连线：引脚分配与电源处理的几个关键决策

2.1 STM32F103C8T6的引脚选择逻辑

先确定用哪些引脚。STM32F103C8T6的PA0到PA7、PB0到PB1对应TIM3的通道1到4和部分重映射，PA8到PA11对应TIM1的通道1到4。我习惯把TIM1留给需要互补输出的场合，这次驱动两个直流电机，每个电机需要一路PWM加两路方向控制，所以选TIM3的通道1和通道2分别输出两路PWM。

具体分配如下：PA6接TIM3_CH1，对应电机A的PWM输入；PA7接TIM3_CH2，对应电机B的PWM输入。方向控制引脚用普通GPIO就行，PB0和PB1控制电机A的AIN1和AIN2，PB10和PB11控制电机B的BIN1和BIN2。STBY引脚接PB12，用来使能或关闭TB6612输出。这样分配的好处是TIM3的四个通道都在PA6、PA7、PB0、PB1上，但PB0和PB1我用来做方向控制了，所以PWM只用PA6和PA7两路，互不冲突。

这里有个细节：STM32F103C8T6的PB3和PB4默认是JTAG引脚，如果要用它们做普通GPIO，需要先关闭JTAG功能。我这次没用这两个引脚，但如果你需要更多IO，记得在代码里加上复用重映射的配置。

2.2 TB6612模块的接线要点

TB6612模块上通常有这些引脚：VM、VCC、GND、AO1、AO2、BO1、BO2、AIN1、AIN2、BIN1、BIN2、PWMA、PWMB、STBY。接线时注意以下几点：

• VM接电机电源，范围2.5V到13.5V，根据你的电机额定电压来选。我用的电机是6V的，所以VM接6V电源。
• VCC接3.3V或5V逻辑电源，和STM32的供电保持一致。如果STM32用3.3V供电，VCC也接3.3V，这样逻辑电平匹配，不需要电平转换。
• GND必须和STM32的GND共地，否则PWM信号没有参考电平，模块不会正常工作。
• AO1和AO2接电机A的两根线，BO1和BO2接电机B的两根线。如果发现电机转向和预期相反，把这两根线对调即可，不需要改代码。
• STBY接高电平使能，接低电平待机。我把它接到PB12，方便用代码控制。

电源处理上有个坑：电机启动瞬间电流很大，如果和STM32共用一路电源，可能导致STM32复位。我的做法是电机电源和逻辑电源分开，用两路独立的稳压电源，或者至少在电机电源端并一个大电容（比如470μF）来吸收启动电流冲击。

2.3 一个容易被忽略的细节：PWM频率的选择

TB6612支持最高100kHz的PWM频率，但并不是越高越好。频率太低，电机会有可闻的啸叫声；频率太高，开关损耗增加，模块发热。经过实测，10kHz到20kHz是比较合适的范围，既超出人耳听觉范围（20kHz以上听不到），又不会让模块明显发热。

STM32F103C8T6的TIM3挂在APB1总线上，时钟频率是72MHz。要得到20kHz的PWM频率，预分频器和自动重装载值的计算如下：72MHz / (预分频器+1) / (自动重装载值+1) = 20kHz。取预分频器为0，则自动重装载值为3600-1=3599。这样PWM分辨率是3600级，足够精细了。如果取预分频器为71，则定时器时钟为1MHz，自动重装载值为50-1=49，分辨率只有50级，调速时会有明显的台阶感。所以预分频器越小，分辨率越高，但自动重装载值不能超过65535。

3. PWM调速的底层逻辑：从定时器计数到占空比

3.1 STM32定时器输出PWM的原理

STM32的通用定时器TIM3本质上是一个向上计数的计数器，从0数到自动重装载值（ARR），然后重新从0开始。在计数过程中，计数器值（CNT）会和捕获比较寄存器（CCR）比较，当CNT小于CCR时，输出高电平；当CNT大于等于CCR时，输出低电平。这样输出的方波频率由ARR决定，占空比由CCR决定。

占空比的计算公式是：占空比 = CCR / (ARR+1)。比如ARR设为3599，CCR设为1800，占空比就是1800/3600=50%。电机两端的平均电压就是电源电压乘以占空比，所以改变CCR就能改变电机转速。

这里要注意：CCR的值不能超过ARR+1，否则输出一直是高电平，电机全速运转。我在调试时曾经把CCR设成4000，而ARR是3599，结果电机直接满速，差点把桌上的东西撞飞。所以代码里最好加一个限幅保护。

3.2 电机方向控制的真值表

TB6612的方向控制逻辑很清晰，AIN1和AIN2的组合决定电机A的转向：

停止和刹车的区别在于：停止是让电机两端悬空，电机靠惯性滑行到停；刹车是让电机两端短接，产生反向电动势阻碍转动，停得更快。实际项目中，如果要求快速停车，用刹车模式；如果要求平稳停车，用停止模式。

PWM信号加在PWMA引脚上，方向引脚决定转向，两者配合就能实现正反转调速。比如正转时AIN1=0、AIN2=1，PWMA输出50%占空比，电机就以半速正转。

3.3 死区时间：一个不需要但值得了解的概念

TIM1是高级定时器，支持互补输出和死区插入。死区时间是指互补的两个PWM信号在切换时，先关断一个再开通另一个，中间插入一段两者都关断的时间，防止上下桥臂直通短路。TB6612内部已经集成了死区控制，所以用TIM3这种通用定时器输出单路PWM就足够了，不需要额外配置死区。但如果你用分立MOS管搭H桥，死区时间就是必须考虑的问题，通常设置在几百纳秒到几微秒之间，具体取决于MOS管的开关速度。

4. 代码实现：从寄存器配置到可复用的电机驱动库

4.1 定时器PWM初始化的完整代码

先看TIM3的PWM初始化。我用的是标准外设库，如果你用HAL库，逻辑类似，只是函数名不同。

#include "stm32f10x.h" void PWM_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 使能时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 配置PA6和PA7为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置PB0、PB1、PB10、PB11、PB12为普通推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 定时器基础配置 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 3599; // ARR值，决定PWM频率 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; // 预分频器 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); // 配置通道1和通道2为PWM模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; // 初始占空比为0 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); // 使能预装载寄存器 TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); // 使能定时器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); }

这段代码里，TIM_Period设为3599，TIM_Prescaler设为0，PWM频率就是72MHz/3600=20kHz。TIM_Pulse初始为0，电机不转。TIM_OCMode_PWM1表示CNT小于CCR时输出高电平，这是最常用的模式。

4.2 电机驱动函数的封装

把电机控制封装成几个函数，用起来更方便。我定义了电机A和电机B的枚举，以及正转、反转、停止、刹车四种状态。

#define MOTOR_A 0 #define MOTOR_B 1 #define FORWARD 0 #define BACKWARD 1 #define STOP 2 #define BRAKE 3 void Motor_SetDirection(uint8_t motor, uint8_t dir) { if (motor == MOTOR_A) { switch (dir) { case FORWARD: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); break; case BACKWARD: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); break; case STOP: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1); break; case BRAKE: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1); break; } } else if (motor == MOTOR_B) { switch (dir) { case FORWARD: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_11); break; case BACKWARD: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_11); break; case STOP: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11); break; case BRAKE: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11); break; } } } void Motor_SetSpeed(uint8_t motor, uint16_t speed) { if (speed > 3599) speed = 3599; // 限幅保护 if (motor == MOTOR_A) { TIM_SetCompare1(TIM3, speed); } else if (motor == MOTOR_B) { TIM_SetCompare2(TIM3, speed); } } void Motor_Enable(void) { GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); // STBY拉高 } void Motor_Disable(void) { GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12); // STBY拉低 }

这套函数用起来很直观：先调用Motor_Enable()使能模块，然后Motor_SetDirection()设置方向，最后Motor_SetSpeed()设置速度。速度值从0到3599对应0%到100%占空比。

4.3 一个简单的调速测试程序

写个主程序测试一下，让电机先正转加速，再反转加速，循环往复。

int main(void) { uint16_t speed; PWM_Init(); Motor_Enable(); while (1) { // 正转加速 Motor_SetDirection(MOTOR_A, FORWARD); for (speed = 0; speed < 3600; speed += 100) { Motor_SetSpeed(MOTOR_A, speed); Delay_ms(50); } // 正转减速 for (speed = 3600; speed > 0; speed -= 100) { Motor_SetSpeed(MOTOR_A, speed); Delay_ms(50); } // 反转加速 Motor_SetDirection(MOTOR_A, BACKWARD); for (speed = 0; speed < 3600; speed += 100) { Motor_SetSpeed(MOTOR_A, speed); Delay_ms(50); } // 反转减速 for (speed = 3600; speed > 0; speed -= 100) { Motor_SetSpeed(MOTOR_A, speed); Delay_ms(50); } // 刹车停止 Motor_SetDirection(MOTOR_A, BRAKE); Delay_ms(500); } }

Delay_ms函数可以用SysTick实现，这里不展开。实际跑起来，电机会从静止逐渐加速到全速，然后减速到停，再反向加速，效果很平滑。如果发现加速过程中有顿挫感，可能是速度步进太大，把100改成50或更小会更细腻。

5. 调试中遇到的真实问题与排查过程

5.1 电机不转：从电源查到信号

第一次接线完成后，上电，电机纹丝不动。排查过程如下：

先测VM和VCC电压，VM有6V，VCC有3.3V，正常。再测STBY引脚，发现是低电平，原来PB12初始化后默认输出低电平，而我在主程序里忘了调用Motor_Enable()。加上之后，电机还是不动。

接着用示波器看PA6引脚，发现没有PWM波形。检查代码，发现PWM_Init()里使能了TIM3时钟，但忘了使能GPIOA的时钟。补上RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE)之后，波形出来了。

最后电机转了，但转速很慢。测PWMA引脚波形，占空比只有10%左右。检查代码，发现TIM_SetCompare1的参数传错了，把速度值传成了方向值。修正后一切正常。

这个排查过程说明：电机不转的原因可能有多层，从电源到使能信号到PWM输出，逐级排查才能定位问题。我的习惯是先用万用表测静态电压，再用示波器看动态波形，最后查代码逻辑。

5.2 电机启动时STM32复位：电源干扰的解决

电机能转之后，发现每次电机启动瞬间，STM32会复位，串口打印的信息从头开始。这是典型的电源干扰问题。电机启动电流大，拉低了电源电压，导致STM32的欠压复位。

解决方法有三个：一是电机电源和逻辑电源分开供电，我用了一个独立的6V电源给TB6612的VM，STM32还是用USB供电；二是在电机电源端并一个大电容，我并了一个470μF的电解电容和一个0.1μF的陶瓷电容，大电容吸收低频波动，小电容滤高频噪声；三是在TB6612的VM和GND之间加一个TVS二极管，钳位电压尖峰。三个措施一起上，复位问题彻底解决。

提示：如果电机和STM32必须共用电源，至少要在电源入口处加LC滤波电路，并且PCB布局时电机电源走线要远离MCU。

5.3 PWM调速时的非线性：为什么低速时电机不转

把占空比从0慢慢调大，发现占空比低于15%时电机不转，只有嗡嗡声。这是因为电机有静摩擦力，启动需要一定的扭矩，而低速时PWM的平均电压太低，产生的电流不足以克服静摩擦。

解决办法有两个：一是提高PWM频率到20kHz以上，减少电流纹波，但效果有限；二是加入启动补偿，在低速时给一个短暂的满占空比脉冲，让电机先转起来，再降到目标速度。我在代码里加了一个简单的启动函数：

void Motor_StartWithBoost(uint8_t motor, uint16_t targetSpeed) { Motor_SetSpeed(motor, 3599); // 先全速 Delay_ms(50); // 持续50ms Motor_SetSpeed(motor, targetSpeed); // 再降到目标速度 }

这样电机就能在低速下平稳启动了。当然，如果你的项目对低速性能要求高，建议用带编码器的电机做闭环控制，通过PID调节来保证低速扭矩。

5.4 TB6612发热问题：从PWM频率和散热入手

连续运行半小时后，TB6612模块有点烫手。测电流，电机额定电流0.3A，远低于模块的1.2A持续电流，不应该这么热。分析原因，可能是PWM频率太低导致开关损耗大。我把频率从1kHz提高到20kHz，发热明显减轻。另外，模块背面的散热焊盘要焊接到PCB的铜箔上，如果悬空，散热效果差很多。我在模块下面垫了一块铝片，用导热胶粘住，温度降了十几度。

6. 进阶玩法：从单电机到多电机协同

6.1 用TIM1实现四路PWM输出

如果需要驱动四个电机，TIM3只有四个通道，但PB0和PB1被方向控制占用了，所以PWM不够用。这时候可以用TIM1的四个通道，PA8、PA9、PA10、PA11分别输出四路PWM，方向控制用其他GPIO。TIM1是高级定时器，配置方法和TIM3类似，但需要额外使能TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE)，否则没有输出。

6.2 加入编码器实现闭环调速

开环调速的精度受电源电压和负载影响很大，加上编码器就能做闭环。STM32F103C8T6的TIM2和TIM4支持编码器模式，可以直接读取编码器脉冲。把编码器A相和B相接到TIM2的CH1和CH2，配置为编码器接口模式，就能得到电机的实际转速。然后用PID算法调节PWM占空比，让实际转速跟随目标转速。这部分内容比较多，以后可以单独写一篇。

6.3 用FreeRTOS做多任务调度

如果项目里还要处理按键、显示、通信等任务，裸机的前后台架构会力不从心。STM32F103C8T6的20KB SRAM跑FreeRTOS绰绰有余。可以把电机控制、按键扫描、OLED显示分别放到不同的任务里，用队列传递速度设定值。FreeRTOS的移植在STM32F103C8T6上很成熟，网上资料也多，这里不展开。

7. 几个让代码更可靠的小技巧

第一个技巧是给PWM输出加软启动。每次改变速度设定值时，不要直接跳到目标值，而是用斜坡函数逐步逼近。这样电机电流变化平缓，对电源的冲击小，机械结构也不会因为突然加速而抖动。实现方法很简单，在定时器中断里每10ms调整一次CCR值，每次增加或减少固定步长，直到达到目标值。

第二个技巧是方向切换时先刹车再换向。如果电机正在正转，直接切到反转，会有很大的反向电流，可能触发TB6612的过流保护。正确的做法是先刹车100ms，等电机停稳后再切换方向。代码里可以在Motor_SetDirection函数里加一个判断，如果当前方向和目标方向相反，先执行刹车延时再设置新方向。

第三个技巧是定期检查STBY引脚状态。如果代码里有多处控制STBY，可能会因为逻辑冲突导致模块意外关闭。我的做法是把STBY的控制集中在一个函数里，并且用一个全局变量记录当前状态，避免重复操作。

第四个技巧是给电机电源加保险丝。虽然TB6612有保护，但万一电机堵转时间过长，电流持续超标，模块还是会烧。加一个自恢复保险丝，成本几毛钱，能省下换模块的麻烦。

这套STM32F103C8T6加TB6612的方案，我从最初的点灯测试到现在的多电机协同，前后折腾了大概两周。中间烧过一个TB6612模块（电源接反了），烧过一个STM32最小系统板（电机电源串入了5V到3.3V引脚），都是血泪教训。现在这套代码已经稳定运行在我的小车上，每天跑半个小时，没再出过问题。如果你也在做类似的项目，希望这些经验能帮你少走点弯路。