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2026/1/9 6:28:59
用STM32驱动L298N控制智能小车：从原理到实战的完整实现
你有没有试过让一个小车自己动起来？不是遥控，也不是手动推——而是你写代码、接线路，按下下载按钮那一刻，轮子开始转动，仿佛你的思想真的“跑”进了机器里。
今天我们就来做这件事：用一块STM32单片机，驱动L298N电机模块，控制直流电机实现前进和后退。整个过程不跳步、不藏坑，带你从零搭建一个可运行的智能小车运动控制系统。
为什么选STM32 + L298N？
在嵌入式开发中，我们有很多方式控制电机。但对初学者而言，STM32 + L298N是性价比极高的一对组合：
- STM32F1系列（比如常见的蓝 pill 开发板）价格便宜、性能强劲，主频72MHz，自带多个定时器和PWM输出；
- L298N模块是成熟的双H桥驱动芯片，能轻松驱动两个直流电机，支持正反转和调速；
- 两者电平兼容（3.3V → 5V输入没问题），无需额外电平转换；
- 社区资料丰富，出问题也能快速找到答案。
更重要的是：这个组合足够“实在”——它不会像某些集成驱动那样把所有细节封装掉，让你只知其然不知其所以然。相反，你要亲手配置GPIO、设置PWM、理解H桥逻辑……这才是真正掌握底层控制的开始。
先搞懂L298N是怎么让电机转起来的
别急着写代码，先问一个问题：
我们怎么让一个电机往前转？又怎么让它倒车？
答案听起来简单：“换个方向供电”。但具体怎么做？
这就引出了H桥电路的概念。
H桥：控制电机方向的核心结构
想象四个开关组成一个“H”形，中间连着电机：
V+ │ Q1 Q3 ├─ MOTOR ─┤ Q2 Q4 │ GND通过不同的开关组合，可以改变电流流向：
| 状态 | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | 效果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 正转 | ON | OFF | OFF | ON | 电流左→右 |
| 反转 | OFF | ON | ON | OFF | 电流右→左 |
| 刹车 | ON | ON | OFF | OFF | 两端短路制动 |
| 停止 | OFF | OFF | OFF | OFF | 断开电源 |
L298N内部就集成了这样的双H桥结构，你可以把它看作两个独立的“电机方向控制器”。
我们要用到哪些引脚？
以最常见的L298N模块为例，我们需要关注以下关键引脚：
| 引脚名 | 功能说明 |
|---|---|
| IN1, IN2 | 控制第一路电机的方向（高低电平组合决定） |
| ENA | 使能端，接PWM信号用于调速 |
| OUT1, OUT2 | 接电机A的两根线 |
| V_MOTOR | 外接电机电源（建议6–12V） |
| 5V, GND | 模块逻辑供电或对外输出5V（可通过跳帽选择是否启用稳压输出） |
⚠️ 注意：虽然L298N有板载5V稳压器，但从V_MOTOR降压得来，带载能力有限。如果同时给STM32供电，建议使用外部3.3V稳压模块更稳定。
STM32怎么发指令给L298N？
现在轮到MCU登场了。
我们的目标很明确：
1. 用普通GPIO控制IN1和IN2，设定电机转向；
2. 用定时器生成PWM波送到ENA，调节速度；
3. 写几个函数，比如Motor_Forward()、Motor_Backward()，一调就走。
听起来不难，但我们得一步步来。
第一步：硬件连接清单
| STM32 (PA0~PA6) | L298N模块 |
|---|---|
| PA0 (IN1) | IN1 |
| PA1 (IN2) | IN2 |
| PA6 (TIM2_CH1) | ENA |
| GND | GND |
另外：
- L298N的V_MOTOR接7.4V锂电池（两节串联）；
- 如果你依赖L298N的5V输出给STM32供电，请确认电流需求不超过其负载能力（一般建议≤500mA）；
- 更稳妥的做法是STM32单独由AMS1117-3.3等稳压模块供电，并与L298N共地。
✅ 关键提醒：一定要共地！否则控制信号无法识别。
软件实现：从初始化到前进后退
下面这段代码基于STM32F1标准外设库编写，适用于STM32F103C8T6等常用型号。如果你用的是HAL库，思路一致，只是API不同。
1. GPIO 初始化
我们要配置三组引脚：
- IN1、IN2：普通推挽输出；
- ENA：复用推挽输出（因为要输出PWM）；
void GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 使能GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 配置IN1(PA0)、IN2(PA1)为推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置ENA(PA6)为复用推挽输出（PWM输出） GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用功能 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); }2. 定时器PWM初始化（TIM2_CH1）
我们选用TIM2通道1，在PA6上输出PWM波。
假设系统时钟为72MHz，想生成1kHz PWM信号：
- 预分频器 PSC = 71 → 得到1MHz计数频率
- 自动重装载值 ARR = 999 → 周期为1000，即1kHz
占空比通过比较寄存器CCR1设置（例如700/1000 = 70%）
void TIM2_PWM_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; // 使能TIM2时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 定时器基本配置 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); // PWM模式配置（CH1） TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr * 0.7; // 初始70%占空比 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); // 启动定时器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); }📌 提示：PWM频率建议设为1kHz以上，最好超过20kHz以避免听到“滋滋”声（人耳听觉上限约20kHz）。若发现电机啸叫，可适当提高频率。
3. 实现前进、后退、停止函数
这些函数就是你未来控制小车的“命令接口”。
// 小车前进 void Motor_Forward(void) { GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // IN1 = 1 GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); // IN2 = 0 TIM_SetCompare1(TIM2, 700); // 设置占空比70% (ARR=1000) } // 小车后退 void Motor_Backward(void) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // IN1 = 0 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); // IN2 = 1 TIM_SetCompare1(TIM2, 700); // 占空比保持70% } // 停止电机 void Motor_Stop(void) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1); TIM_SetCompare1(TIM2, 0); // PWM关闭 → 完全停止 }💡 技巧：也可以将
TIM_SetCompare1(TIM2, 0)改为TIM_CCxCmd(TIM2, TIM_Channel_1, TIM_CCx_Disable)来彻底关闭输出，减少功耗。
主函数怎么写？来个完整流程
int main(void) { // 初始化系统时钟（默认已配置为72MHz） SystemInit(); // 初始化GPIO和PWM GPIO_Configuration(); TIM2_PWM_Init(999, 71); // 1kHz PWM while (1) { Motor_Forward(); // 前进3秒 Delay_ms(3000); Motor_Stop(); // 停止1秒 Delay_ms(1000); Motor_Backward(); // 后退3秒 Delay_ms(3000); Motor_Stop(); // 停止1秒 Delay_ms(1000); } }只要加上一个简单的延时函数（可以用SysTick或普通循环实现），就能看到小车自动来回跑了！
常见问题与避坑指南
别以为连好线就能跑，实际调试中这些问题经常出现：
❌ 电机不动？检查这几点：
- 电源是否正常？用万用表测V_MOTOR是否有电压；
- GND有没有共地？STM32和L298N必须共地，否则信号无效；
- ENA是否接到正确的PWM引脚？PA6对应TIM2_CH1，不能随便换；
- IN1/IN2电平是否正确？可用LED或示波器观察；
- PWM有没有输出？用示波器测PA6是否有方波；
- 跳帽是否正确设置？有些L298N模块需要拔掉5V使能跳帽才能外接供电；
🔥 L298N发热严重怎么办？
- 这是L298N的老毛病了，它是线性稳压+大电流H桥，效率低、发热高。
- 解决办法：
- 加装金属散热片（必备！）
- 大电流工作时间不宜过长
- 考虑升级为更高效的驱动芯片（如DRV8833、TB6612FNG）
🚫 为什么不能IN1和IN2同时为高？
这是“死区”问题。当IN1=1且IN2=1时，H桥上下管可能同时导通，造成电源短路（俗称“直通”），瞬间大电流会烧毁芯片。
✅ 正确做法：任何时候只允许一种有效状态：
- 正转：IN1=1, IN2=0
- 反转：IN1=0, IN2=1
- 停止：IN1=0, IN2=0 或 ENA=0
可扩展的方向：不止于前进后退
你现在掌握了基础控制，接下来可以轻松拓展更多功能：
| 扩展功能 | 所需组件 | 实现思路 |
|---|---|---|
| 调速控制 | 无 | 动态修改TIM_SetCompare1()参数即可变速 |
| 差速转向 | 第二路电机 | 使用IN3/IN4 + ENB控制另一侧轮子，实现左右轮差速转弯 |
| 编码器反馈 | 霍尔编码器电机 | 读取脉冲数做闭环PID调速 |
| 避障功能 | 超声波传感器（HC-SR04） | 检测前方障碍物自动刹车 |
| 循迹行驶 | 红外传感器阵列 | 根据地面黑白线调整方向 |
| 远程遥控 | 蓝牙模块（HC-05） | 手机APP发送指令控制运动 |
你会发现，一旦有了可靠的电机控制底层，上层应用就像搭积木一样简单。
写在最后：动手才是硬道理
你看完这篇文章可能觉得：“哦，原来就这么回事。”
但只有当你真正：
- 插上杜邦线，
- 下载程序，
- 听到电机“嗡”地一声启动，
- 看着小车缓缓向前移动……
那一刻，你会明白：这不是简单的IO翻转，而是一个系统被你唤醒的生命。
STM32 + L298N也许不是最先进的方案，但它足够透明、足够开放，让你看清每一个环节背后的原理。这种“看得见的控制”，正是嵌入式学习最迷人的地方。
所以，别再犹豫了——打开你的开发工具，点亮第一个GPIO，让世界因你而转动。
如果你在实现过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区分享讨论。