4、基础驱动代码：使用Arduino控制H桥正反转、PWM调速原理、死区时间的软件实现

好，咱们直接进入正题。前面我们把H桥的硬件原理讲透了，现在该让代码跑起来了。

我个人习惯用Arduino来做原型验证，原因很简单：上手快，调试方便。你想想看，如果每次调个PWM都要翻半天手册配寄存器，那多耽误事儿。先用Arduino把逻辑跑通，再移植到STM32或者其它MCU上，这是我最常用的套路。

4.1 基础正反转控制

先来个最简单的。控制两个电机引脚的高低电平，就能让电机转起来。

看下面这段代码，我故意把注释写得很详细，方便你理解：

// H桥电机控制 - 基础正反转
// 引脚定义
#define MOTOR_IN1 9   // H桥输入1
#define MOTOR_IN2 10  // H桥输入2

void setup() {
  pinMode(MOTOR_IN1, OUTPUT);
  pinMode(MOTOR_IN2, OUTPUT);
  
  // 初始状态：电机停止
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
}

void loop() {
  // 正转：IN1高，IN2低
  digitalWrite(MOTOR_IN1, HIGH);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  delay(2000);  // 转2秒
  
  // 停止
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  delay(1000);  // 停1秒
  
  // 反转：IN1低，IN2高
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, HIGH);
  delay(2000);  // 转2秒
  
  // 停止
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  delay(1000);  // 停1秒
}

4.2 PWM调速原理

光能正反转还不够，速度也得能调。这时候就要请出PWM了。

PWM，说白了就是快速开关电源。你想想看，如果一秒钟开关1000次，每次开的时间长一点，电机得到的平均电压就高，转得就快。反之就慢。

这个比例叫占空比。占空比50%，相当于给电机一半的电压。占空比100%，就是全速。

Arduino的analogWrite()函数就是干这个的。取值范围0到255，对应0%到100%的占空比。

// PWM调速示例
#define MOTOR_IN1 9
#define MOTOR_IN2 10
#define PWM_PIN 9   // 用带PWM功能的引脚

void setup() {
  pinMode(MOTOR_IN1, OUTPUT);
  pinMode(MOTOR_IN2, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 正转，速度逐渐加快
  digitalWrite(MOTOR_IN1, HIGH);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  
  for (int speed = 0; speed <= 255; speed += 5) {
    analogWrite(PWM_PIN, speed);
    delay(100);
  }
  
  // 全速转2秒
  delay(2000);
  
  // 减速停止
  for (int speed = 255; speed >= 0; speed -= 5) {
    analogWrite(PWM_PIN, speed);
    delay(100);
  }
  
  delay(1000);
}

4.3 死区时间的软件实现

这是个大坑，我得好好说说。

死区时间是什么？就是H桥上下两个管子切换时，故意插入的一段「都关断」的时间。为什么要这么做？

因为MOS管开关需要时间。你让上管关断的同时让下管导通，上管还没完全关断呢，下管已经通了——瞬间短路！这叫「直通」，电流会大得吓人。

我曾经在一个项目中忽略了这个问题，结果驱动板上的MOS管烫得能煎鸡蛋。从那以后，我写驱动代码必加死区。

软件实现死区其实很简单：在切换方向时，先让两个管子都关断，等一小会儿，再打开目标管子。

// 带死区时间的H桥控制
#define MOTOR_IN1 9
#define MOTOR_IN2 10
#define DEAD_TIME 100  // 死区时间，单位微秒

void motor_forward(int speed) {
  // 先全部关断
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  delayMicroseconds(DEAD_TIME);  // 死区等待
  
  // 设置正转
  digitalWrite(MOTOR_IN1, HIGH);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  analogWrite(MOTOR_IN1, speed);
}

void motor_reverse(int speed) {
  // 先全部关断
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
  delayMicroseconds(DEAD_TIME);  // 死区等待
  
  // 设置反转
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, HIGH);
  analogWrite(MOTOR_IN2, speed);
}

void motor_stop() {
  digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
}

void setup() {
  pinMode(MOTOR_IN1, OUTPUT);
  pinMode(MOTOR_IN2, OUTPUT);
  motor_stop();
}

void loop() {
  motor_forward(200);  // 正转，速度200
  delay(3000);
  
  motor_stop();
  delay(1000);
  
  motor_reverse(200);  // 反转，速度200
  delay(3000);
  
  motor_stop();
  delay(1000);
}

4.4 知识结构图

下面这张图，把本章的核心逻辑串起来了：

4.5 实际项目中的避坑指南

• 电源要稳：电机启动瞬间电流很大，我见过Arduino直接被拉复位的情况。建议电机和逻辑电路分开供电。
• 地线要粗：大电流回路的地线，别用细线。我曾经用杜邦线接过电机，结果线都烧化了。
• PWM频率别太低：低于100Hz电机就会抖动，听着像在打拍子。
• 死区时间别省：省了死区，省下的钱全得买新MOS管。

好了，这一章的内容就到这儿。代码都给你了，找个板子试试吧。记住，理论再漂亮，不如亲手跑一遍来得实在。