1.MG996R舵機的性能參數

2.MG996R 接線方式

2.1實物圖

2.2接線方式

• 橙色線——信號線

• 黑色線——GND

• 紅色線——VCC(一般接5V)

3. 單片機驅動 MG996R 舵機原理

MG996R 舵機是一種常見的 數字舵機，它的轉動角度是通過 PWM（脈寬調制信號） 來控制的。單片機（比如 STM32）只要能輸出符合要求的 PWM 信號，就可以精確控制舵機轉動到指定角度。

3.1 什么是 PWM 信號？

• PWM 全稱 Pulse Width Modulation（脈寬調制）。

• 簡單理解：就是輸出一個“高低電平交替”的方波信號。

• 控制舵機的關鍵點在于：脈寬的長短決定舵機轉的角度。

3.2 舵機對 PWM 的基本要求

MG996R 使用 標準 PWM 控制，主要參數如下：

• 周期（Period）：20 ms（也就是 50 Hz 的頻率）。 👉 每隔 20 ms，舵機會“讀一次”信號，更新自己要到的角度。

• 占空比（Duty Cycle）：在 20 ms 的周期里，高電平的持續時間不同，舵機角度也不同。

也就是說：

• 當 PWM 高電平只有 0.5ms，舵機會轉到最左邊（0°）；

• 當 PWM 高電平是 1.5ms，舵機會正中間（90°）；

• 當 PWM 高電平到 2.5ms，舵機會轉到最右邊（180°）。

3.3 STM32 控制舵機的原理

STM32 單片機內部的 定時器（Timer） 可以產生 PWM 信號。使用 HAL 庫配置時，關鍵步驟是：

1. 設置定時器時鐘 確保能產生精確的 20 ms 周期。

2. 配置 PWM 模式 把定時器的某個通道設為 PWM 輸出，并把引腳映射到外部（比如 PA5、PB0 等）。

3. 改變占空比 通過修改定時器的比較寄存器（CCR 值），就能調整 PWM 脈寬，從而控制舵機角度。

舉個例子：

• CCR = 500 → 脈寬約 0.5 ms → 舵機轉到 0°

• CCR = 1500 → 脈寬約 1.5 ms → 舵機轉到 90°

• CCR = 2500 → 脈寬約 2.5 ms → 舵機轉到 180°

4.STM32 HAL庫驅動MG996R舵機

4.1STM32CUBEMX初始化

HAL 庫下 PWM 初始化步驟

①確定定時器時基

假設使用 84 MHz 主頻，希望得到 20 ms 周期（50 Hz）：

// 84 MHz / (Prescaler+1) / (Period+1) = 50 Hz
Prescaler = 84-1; ? // 72 MHz / (71+1) = 1 MHz
Period ? ?= 20000-1; // 1 MHz / (19999+1) = 50 Hz

注：這里我用到的是 STM32F407VET6 的 TIM12、TIM13 和 TIM14。它們都掛在 APB1 總線上。在主頻 168 MHz 的情況下，APB1 時鐘是 84 MHz，所以定時器相關的計算就以 84 MHz 為基準。

②CubeMX 初始化定時器 打開 CubeMX → Pinout & Configuration → Timers → 選擇一個支持 PWM 的定時器。

Clock Source配置為Intenal Clock
?
設定：

• Prescaler = 84-1

• Counter Period = 20000-1

• Channel 模式設為 PWM Generation CHx

• 把對應引腳設置為 PWM 輸出。

4.2核心代碼

1.servo_app.c代碼

#include "servo_app.h"
?
// ================== 舵機參數 ==================
// MG996R 是常用的舵機，它通過 PWM 脈寬來控制角度。
// 一般來說：
// ? 0.5ms 脈寬 = 0°
// ? 1.5ms 脈寬 = 90°
// ? 2.5ms 脈寬 = 180°
// 所以我們先定義最小/最大脈寬值，后續角度計算會用到。
#define SERVO_DEFAULT_MIN_PULSE 500 ? // 對應 0° 時的脈寬 (單位: us，對應0.5ms)
#define SERVO_DEFAULT_MAX_PULSE 2500 ?// 對應 180° 時的脈寬 (單位: us，對應2.5ms)
?
// 定義四個舵機對象（左右兩邊各兩個）
Servo_MG996R_t MG996R_LEFT1;
Servo_MG996R_t MG996R_LEFT2;
Servo_MG996R_t MG996R_RIGHT1;
Servo_MG996R_t MG996R_RIGHT2;
?
?
// ================== 舵機初始化 ==================
void Servo_Init(Servo_MG996R_t* servo, TIM_HandleTypeDef* htim, uint32_t channel)
{// 保存定時器和通道信息servo->htim = htim;servo->channel = channel;servo->min_pulse = SERVO_DEFAULT_MIN_PULSE;servo->max_pulse = SERVO_DEFAULT_MAX_PULSE;// 啟動對應定時器通道的 PWM 輸出HAL_TIM_PWM_Start(servo->htim, servo->channel);
}
?
?
// ================== 設置舵機角度 ==================
void Servo_SetAngle(Servo_MG996R_t* servo, float angle)
{// 1. 限制角度范圍在 [0°, 180°] 之間if (angle < 0) angle = 0;if (angle > 180) angle = 180;// 2. 根據角度 -> 換算為脈寬// ? 角度 0° = min_pulse// ? 角度 180° = max_pulseuint16_t pulse = servo->min_pulse + (uint16_t)((servo->max_pulse - servo->min_pulse) * angle / 180.0f);// 3. 把換算出來的脈寬值，交給 PWM 輸出Servo_SetPulse(servo, pulse);
}
?
?
// ================== 設置舵機 PWM 脈寬 ==================
void Servo_SetPulse(Servo_MG996R_t* servo, uint16_t pulse)
{// 1. 限制脈寬在 [min_pulse, max_pulse] 范圍if (pulse < servo->min_pulse) pulse = servo->min_pulse;if (pulse > servo->max_pulse) pulse = servo->max_pulse;// 2. 直接寫入定時器的比較寄存器 (CCR)// ?  這會改變 PWM 占空比，從而改變舵機角度__HAL_TIM_SET_COMPARE(servo->htim, servo->channel, pulse);
}
?
?
// ================== 校準舵機脈寬范圍 ==================
void Servo_Calibrate(Servo_MG996R_t* servo, uint16_t min_pulse, uint16_t max_pulse)
{// 用戶可以根據自己舵機的實際情況調整servo->min_pulse = min_pulse;servo->max_pulse = max_pulse;
}
?
?
// ================== 初始化所有舵機 ==================
void Servo_Init_All(void)
{// 左邊兩個舵機掛在 TIM12 (CH1, CH2)Servo_Init(&MG996R_LEFT1, &htim12, TIM_CHANNEL_1);Servo_Init(&MG996R_LEFT2, &htim12, TIM_CHANNEL_2);// 右邊兩個舵機掛在 TIM13 (CH1) 和 TIM14 (CH1)Servo_Init(&MG996R_RIGHT1, &htim13, TIM_CHANNEL_1);Servo_Init(&MG996R_RIGHT2, &htim14, TIM_CHANNEL_1);
}
?
?
// ================== 演示任務：讓舵機轉到不同角度 ==================
void Servo_Task(void)
{// 左1 = 0°Servo_SetAngle(&MG996R_LEFT1, 0);// 左2 = 45°Servo_SetAngle(&MG996R_LEFT2, 45);// 右1 = 90°Servo_SetAngle(&MG996R_RIGHT1, 90);// 右2 = 135°Servo_SetAngle(&MG996R_RIGHT2, 135);
}
?

2.servo_app.h代碼

#ifndef __SERVO_APP_H__
#define __SERVO_APP_H__
?
#include "MyDefine.h"
typedef struct {TIM_HandleTypeDef* htim; ?// 定時器句柄uint32_t channel; ? ? ? ? // 定時器通道uint16_t min_pulse; ? ? ? // 最小脈寬(0度位置)uint16_t max_pulse; ? ? ? // 最大脈寬(180度位置)
} Servo_MG996R_t;
?
// 初始化舵機
void Servo_Init(Servo_MG996R_t* servo, TIM_HandleTypeDef* htim, uint32_t channel);
?
// 設置舵機角度 (0-180度)
void Servo_SetAngle(Servo_MG996R_t* servo, float angle);
?
// 設置舵機原始脈寬值
void Servo_SetPulse(Servo_MG996R_t* servo, uint16_t pulse);
?
// 校準舵機最小和最大脈寬
void Servo_Calibrate(Servo_MG996R_t* servo, uint16_t min_pulse, uint16_t max_pulse);
?
void Servo_Init_All(void);
void Servo_Task(void);
?
?
#endif
?

3.main.c 示例代碼

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "servo_app.h" ? // 引入你寫的舵機驅動頭文件
/* USER CODE END Includes */
?
int main(void)
{/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
?/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();
?/* Configure the system clock */SystemClock_Config();
?/* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_TIM12_Init(); ? // 配置 TIM12MX_TIM13_Init(); ? // 配置 TIM13MX_TIM14_Init(); ? // 配置 TIM14
?/* USER CODE BEGIN 2 */// === 初始化所有舵機 ===Servo_Init_All();/* USER CODE END 2 */
?/* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){// === 演示舵機動作 ===Servo_Task(); ? // 設置 0°、45°、90°、135°HAL_Delay(2000); // 停 2 秒，方便觀察動作// 也可以手動設置某個舵機的角度，例如：Servo_SetAngle(&MG996R_LEFT1, 180); ?// 左1轉到 180°HAL_Delay(1000);
?Servo_SetAngle(&MG996R_LEFT1, 90); ? // 左1轉回 90°HAL_Delay(1000);}/* USER CODE END WHILE */
}
?