第二阶段成果交付物：在第一阶段"按键启停"基础上，加入 方向控制（往复运动） 和 速度控制（UART 调速），并用 TIM12 提供 10 ms 时基来调度相位切换。

1. 任务要求 → 实现映射

2. 与第一阶段的差异

3. 软件架构

+---------------------------+
                     |       BSP_PB_Callback     |  EXTI13 (PC13 上升沿)
                     +-------------+-------------+
                                   |
                                   v   按一次键
                     +---------------------------+
                     |       motion_toggle()     |
                     +-------------+-------------+
                                   |
                                   v
+-------------+    +---------------------------+    +-----------------+
|  UART RX    |--->|     motion_poll_uart()    |--->| motion_set_speed|
|  (hcom_uart)|    |  (主循环每周期调用一次)    |    +-----------------+
+-------------+    +-------------+-------------+
                                   ^ '1'..'5'
                                   |
+-------------+    +---------------------------+    +-----------------+
|  TIM12 ISR  |--->|       motion_tick()       |--->|  phase machine  |
|  (每10ms)   |    |  ticks_left-- 到 0 切相   |    +-----------------+
+-------------+    +-------------+-------------+
                                   |
                                   v
                     +---------------------------+
                     |        motor 模块         |
                     |  start / stop / set_dir / |
                     |  set_freq                 |
                     +-------------+-------------+
                                   |
                                   v
            TIM3_CH3 PWM (PC8) + EN (PB15) + DIR (PB14)
                                   |
                                   v
                          TMC2209 SILENTSTEPSTICK
                                   |
                                   v
                              步进电机 → 滑轨

        外部事件三路（按键、TIM12 滴答、UART 字节）通过三个独立入口进入 motion 模块。

4. 新增模块详解

motion_start()
        IDLE  ----------------->  RUNNING / PHASE_FWD_1
          ^                            |
          |                            | motion_tick: ticks_left==0
          |                            v
          |                       PHASE_REV_1
          |                            |
          |                            | ticks_left==0
          |                            v
          |                       PHASE_FWD_2
          |                            |
          +------------  motion_stop()|ticks_left==0
                                       v
                                   motion_stop()

        四个 phase 对应三个运动段，phase0 (PHASE_IDLE) 仅作为未启动的标记。

#define PHASE1_PULSES   15000UL   /*  3 s @ 5 kHz → +15000 */
#define PHASE2_PULSES   30000UL   /*  6 s @ 5 kHz → -30000 */
#define PHASE3_PULSES   15000UL   /*  3 s @ 5 kHz → +15000 */
                                   /* net = 0，回到原点 */

        phase_duration_ticks() 把"X 脉冲 at f Hz"换算成"Y 个 10 ms tick"：

return (pulses * 100UL) / freq_hz;   /* = pulses/(f·0.01) */

        之所以这么写而不是 pulses / freq * 100：避免 32 位除法的精度损耗（先除再乘可能掉 1）。5 档频率（1000/2000/3000/4000/5000）都能整除 15000 和 30000，不会出现 +1 tick 的累计误差。

void motion_set_speed(uint8_t level)
{
    if (level < MOTION_SPEED_MIN || level > MOTION_SPEED_MAX) return;
    s_motion.speed_level = level;
    motor_set_freq(kSpeedHz[level - 1U]);

    /* 若当前有 phase 在飞，重新计算剩余 tick 数 */
    if (s_motion.state == MOTION_RUNNING && s_motion.phase != PHASE_IDLE)
    {
        s_motion.ticks_left = phase_duration_ticks(s_motion.phase);
    }
}

        这样：当前相位剩余的脉冲数 = ticks_left × freq × 0.01，换档后用新 freq 反算 ticks，使每个 phase 的脉冲数仍贴近目标值。整 phase 切完之后，后续 phase 直接以新档位计算——所以"换档后每个 phase 走相同的物理距离"严格成立。

void motion_poll_uart(void)
{
    uint8_t ch;
    if (HAL_UART_Receive(&hcom_uart[COM1], &ch, 1U, 0U) != HAL_OK) return;
    if (ch >= '1' && ch <= '5') {
        motion_set_speed((uint8_t)(ch - '0'));
        printf("speed=%u  freq=%lu Hz\r\n", ...);
    }
}

• 非阻塞：HAL_UART_Receive(..., timeout=0)，主循环调用一次只花几微秒

• 使用 BSP 已初始化的句柄：hcom_uart[COM1]（USART2，115200，PA2/PA3），无需自己再配 NVIC/GPIO

• 回显：用 printf 把当前档位和实际频率写回 VCP，串口终端能直接看到

• 过滤：只接受 '1'..'5'，其他字节丢弃；不需要 buffer（单字节命令）

TIM12 时基

TIM12 internal clock
   ├── Prescaler = 249     → 1 tick = 1 µs (250 MHz / 250)
   └── Period    = 9999    → 10000 ticks = 10 ms
   └── Interrupt enabled

        中断入口已由 CubeMX 生成，只做一件事：HAL_TIM_IRQHandler(&htim12)。HAL 把通用中断分派到 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM12) motion_tick();
}

• 调度逻辑全部封装在 motion 模块里，main.c 不需要知道 10 ms tick 怎么变成 phase 切换

• 未来如果换 SysTick、换 DMA 定时、或者改成 1 ms tick，只动 motion 模块就行

• HAL 回调是 weak 符号，可以多个外设共用一个分发函数

按键回调升级

        第一阶段的 BSP_PB_Callback 调 motor_toggle()，第二阶段改成 motion_toggle()：

void BSP_PB_Callback(Button_TypeDef Button)
{
    if (Button == BUTTON_USER) {
        motion_toggle();
        BSP_LED_On(LED_GREEN);
        for (volatile uint32_t d = 0; d < 200000; d++) { __NOP(); }
        BSP_LED_Off(LED_GREEN);
    }
}

        motion_toggle() 内部判断：如果在 RUNNING 就 stop，否则 start。所以行为是：

• 没启动 → 按一下 → 启动一次"3-6-3 循环"，到点自动停

• 在循环运行中 → 按一下 → 立即停止（停在当前位置，不补完剩余 phase）

• 跑完一次循环后 → 按一下 → 重新启动新一轮

5. 关键设计权衡

为什么用 10 ms tick 而不是脉冲计数

        由于我们使用的 PWM 输出，不能完全记录脉冲数，采用定时定时的方式，进行运动控制"。TMC2209 的 STEP 输入接的是 TIM3_CH3 PWM，电机收到的每个脉冲都在硬件里自动消化，主核既看不到上升沿也读不到计数器。所以"跑了多少步"这个问题在硬件层面就是不可知的。换成时间可以通过时间进行阶段控制，保证能回到原点。

6. 构建与资源

[10/10] Linking C executable H533_motor.elf
Memory region    Used Size   Region Size   %age Used
          RAM:        2384 B       272 KB      0.86%
        FLASH:       34792 B       512 KB      6.64%

        对比第一阶段（RAM 1864 B / FLASH 27556 B）：

• RAM +520 B：motion_t 状态结构 + UART 接收缓冲（HAL_UART_Receive 内部用）

• FLASH +7.2 KB：motion.c 全部代码 + printf 浮点格式化字符串

        整体仍处于个位数百分比的占用率，还有大量余量。

7.效果展示和讲解