BLDC的FOC STM32程序(电流模式与电流模式)资料分享 -

/*--------------------------------------------------
无线串口
uart1与NRF24L01P实现
STM32F103C8T6:
IO:
PA0~PA15,
PB0~PB15,
PC13~PC15,
PD0~PD1,
FLASH： 64K
RAM： 20K
外晶振：4~16MHZ
PA3(ADC12.3):AD_ISC
PA4(ADC12.4):AD_ISB
PA5(ADC12.5):AD_ISA
PA9(TXD1)
PA10(RXD1)
PA7(TIM3.2):PWMA
PB0(TIM3.3):PWMB
PB1(TIM3.4):PWMC
资源配置：
UART1：
TIM3.2\TIM3.3\TIM3.4:三路PWM，向下计数模式使PWM后沿对齐，便于同时采样电流。
注意：
工程路径修改：
options for target->C/C++->include paths
..\FWlib\inc;.\
两个点表示上一级目录，一个点表示与工程相同的目录
根据电流角度直接指定电压角度，电机可以反转，像电扇的同步电机一样
有必要测量电机的电感、电阻参数，这样才能估算反电势，从而得到转子位置
关于转子磁铁的定位：定子线圈的反电势过零点处对齐磁铁
20181018:发现获取电机L、R参数时存在问题，指定MOT_AMP后没加延时，所以参数不准，反电势也不准
如果参数准确，反电势测量准确，则在开环启动时手捏电机卡死，则测到的反电势应很小
转动时的电阻与静止时的电阻不一样？
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// 头文件
//--------------------------------------------------
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
//--------------------------------------------------
#define PWA_H IOSET(GPIOA->ODR,BIT(7))
#define PWA_L IOCLR(GPIOA->ODR,BIT(7))
#define PWA_XOR IOXOR(GPIOA->ODR,BIT(7))
#define PWB_H IOSET(GPIOB->ODR,BIT(0))
#define PWB_L IOCLR(GPIOB->ODR,BIT(0))
#define PWB_XOR IOXOR(GPIOB->ODR,BIT(0))
#define PWC_H IOSET(GPIOB->ODR,BIT(1))
#define PWC_L IOCLR(GPIOB->ODR,BIT(1))
#define PWC_XOR IOXOR(GPIOB->ODR,BIT(1))
#define PTEST_H IOSET(GPIOA->ODR,BIT(2))
#define PTEST_L IOCLR(GPIOA->ODR,BIT(2))
#define PTEST_XOR IOXOR(GPIOA->ODR,BIT(2))
//--------------------------------------------------
U16 mainflag=0;
enum {
FLAG_START=BIT(0),
FLAG_RUN=BIT(1)
};
void delayus(U32 t);
U8 myatan(S16 x,S16 y);
U16 GetRegAdc(U8 ch);
//U16 DMA_ADCBuf[DMA_ADCBUFSIZE];
//--------------------------------------------------
// 声明
//--------------------------------------------------
#include "MOTFOC.C"
#include "uart.c"
#include "stm32f10x_it.c"
//--------------------------------------------------
// 短延时
//--------------------------------------------------
void delay(__IO uint32_t nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
//--------------------------------------------------
// 微秒延时
//--------------------------------------------------
void delayus(U32 t)
{
U32 i;
for(;t;t--)
{
for(i=8;i;i--);
}
}
//--------------------------------------------------
// 毫秒延时
//--------------------------------------------------
void delayms(U32 t)
{
U32 i;
while(t--)
{
for(i=FOSC/4800;i>0;i--);
}
}
//--------------------------------------------------
//电机发声
//--------------------------------------------------
/*void Beep(U8 m,U8 t)
{
U16 i,t1;
if(m==0)return;
i=1000/m;
t1=(i+100)*t*m/10;
while(t1--)
{
BEEP_L;
delayus(100);
BEEP_H;
delayus(i);
}
}*/
/*
void Beep(U8 m,U8 t)
{
U16 t1;
t1=6000/(m+6);
beep_td=t;
if(m)
{
TIM_SetAutoreload(TIM4,t1);
TIM_SetCompare1(TIM4,50);
}
}
//等待鸣响完成
void BeepW(U8 m,U8 t)
{
Beep(m,t);
while(beep_td);
}
*/
//--------------------------------------------------
//ADC初始化
//--------------------------------------------------
void ADC_Conf(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
//DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
//RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能TIM2的RCC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE); // Enable ADC1 and GPIOC clock
ADC_InitStructure.ADC_Mode =ADC_Mode_Independent;//独立模式 ADC_Mode_RegSimult;//规则同步模式//
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//ENABLE;//扫描模式?
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//单次模式//ENABLE;//连续模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv =ADC_ExternalTrigConv_None;//由软件触发,不由外部触发 ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2; //ADC_ExternalTrigConv_T2_CC2;//定时器2的CC2触发//
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
// ADC1 regular channel14 configuration
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 2, ADC_SampleTime_1Cycles5);
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 3, ADC_SampleTime_1Cycles5);
//ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC1, 1);//设置注入通道长度
//ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);//注入组为一个ADC3
//ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC1, ADC_ExternalTrigInjecConv_None);//不用外触发
//ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC1, ENABLE);//开始注入通道数据采样和转换
// Enable ADC1 DMA
//ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//使能DMA
//ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能外部触发
// Enable ADC1
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//启动一次转换?
// Enable ADC1 reset calibaration register
ADC_ResetCalibration(ADC1);//重置指定ADC的校准寄存器
//Check the end of ADC1 reset calibration register
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
// Start ADC1 calibaration
ADC_StartCalibration(ADC1);
// Check the end of ADC1 calibration
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
// Start ADC1 Software Conversion
//ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能软件转换启动
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//启动一次转换?
}
//--------------------------------------------------
//取得规则组ADC值
//--------------------------------------------------
U16 GetRegAdc(U8 ch)
{
U16 r;
r=ADC1->SQR3;//规则组第一次转换通道在SQR3低0~4位
r=(r&0xffe0)|ch;
ADC1->SQR3=r;
//ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 1, ADC_SampleTime_7Cycles5);
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
//--------------------------------------------------
//等待采集完数据后发送给上位机显示波形
//--------------------------------------------------
void SendADbuf(void)
{
S16 i;
while(ad_p<ADCBUFSIZE);
for(i=0;i<ADCBUFSIZE;i++)
{
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(10);
UART1_SendByte(adbuf[0][i]>>8);
UART1_SendByte(adbuf[0][i]);
UART1_SendByte(adbuf[1][i]>>8);
UART1_SendByte(adbuf[1][i]);
UART1_SendByte(adbuf[2][i]>>8);
UART1_SendByte(adbuf[2][i]);
UART1_SendByte(adbuf[3][i]>>8);
UART1_SendByte(adbuf[3][i]);
UART1_SendByte(adbuf[4][i]>>8);
UART1_SendByte(adbuf[4][i]);
}
}
//--------------------------------------------------
// IO口初始化
//--------------------------------------------------
void io_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB
|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能外设时钟//AFIO用于REMAP
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);//某些引脚需重映射
//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SPI1,DISABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
/*
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BIT(5)|BIT(7);//SPI1_SCK,SPI1_MOSI
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); */
//AD_ISA,AD_ISB,AD_ISC
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BIT(5)|BIT(4)|BIT(3);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//PWMA
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BIT(7);//
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;// GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//PTEST
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BIT(2);//
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//PWMB,PWMC
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BIT(1)|BIT(0);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
//--------------------------------------------------
// 定时器初始化
//APB1=56M/2=28M
//TIM2用于触发ADC
//TIM3用于定时处理(10KHz)
//TIM4_CH1:蜂鸣器
//--------------------------------------------------
void Timer_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= 256-1; //自动重装值,为0时不工作
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= 10-1; //时钟频率预分频(变为1M)
//向上计数:0~TIM_Period 向下计数:TIM_Period~0
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Down; //向下计数模式
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1; //时钟分频因子
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//使能TIM3的RCC时钟
TIM_DeInit(TIM3);
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_InternalClockConfig(TIM3);//由内部提供时钟.
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能更新事件中断
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //使能定时器
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;//TIM_OCMode_Toggle// 输出比较触发模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;//貌似必须设置为输出才行
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 100;//
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
TIM3->CCR2=0;
TIM3->CCR3=40;
TIM3->CCR4=255;
//TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable);
//TIM_PrescalerConfig(TIM2,1,TIM_PSCReloadMode_Immediate);//立即装入预分频
//TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_CC2,ENABLE);//使能TIM2捕获\比较中断
}
//--------------------------------------------------
// NVIC初始化
//--------------------------------------------------
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//占先
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //选择TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;//占先
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//--------------------------------------------------
//使用HSI:8/2*16=64MHZ
//--------------------------------------------------
void RCC_Configuration(void)
{
RCC_DeInit();
RCC_HSICmd(ENABLE);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY) == RESET)
{
}
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //AHB时钟为系统时钟SYSCLK
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //APB1时钟为HCLK/2，其中HCLK为AHB时钟
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //APB2时钟为HCLK
//设置 PLL 时钟源及倍频系数
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_16); //8/2*16=64MHZ
//使能或者失能 PLL,这个参数可以取：ENABLE或者DISABLE
RCC_PLLCmd(ENABLE);//如果PLL被用于系统时钟,那么它不能被失能
//等待指定的 RCC 标志位设置成功等待PLL初始化成功
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
{
}
//设置系统时钟（SYSCLK）设置PLL为系统时钟源
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//等待PLL成功用作于系统时钟的时钟源
// 0x00：HSI 作为系统时钟
// 0x04：HSE作为系统时钟
// 0x08：PLL作为系统时钟
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
{
}
//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
//RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}
//--------------------------------------------------
// 初始化所有的设备
//--------------------------------------------------
void init_devices(void)
{
//SystemInit();
RCC_Configuration();
io_init();
UART_Config(38400);
Timer_Init();
ADC_Conf();
NVIC_Configuration();
delayms(100);
//LCD_Init();
}
//--------------------------------------------------
// 主函数
//--------------------------------------------------
int main(void)
{
S16 i=1,u,v,w,x,y;
U8 p;
init_devices();
/*
//------------------------------myatan验证
for(i=0;i<256;i++)//一周期
{
p=i;
u=costab[p];
p-=256/3;//360度/3=120度
v=costab[p];
p-=256/3;//360度/3=120度
w=costab[p];
x=myatan(u,v);
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(8);
UART1_SendByte(u>>8);
UART1_SendByte(u);
UART1_SendByte(v>>8);
UART1_SendByte(v);
UART1_SendByte(w>>8);
UART1_SendByte(w);
UART1_SendByte(x>>8);
UART1_SendByte(x);
}
//------------------------------Clarke变换验证
for(i=0;i<256;i++)//一周期
{
p=i;
u=costab[p];
p-=256/3;//360度/3=120度
v=costab[p];
ClarkeTrans(u,v,&x,&y);
x+=10;//偏移10以免波形重叠
y+=10;
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(8);
UART1_SendByte(u>>8);
UART1_SendByte(u);
UART1_SendByte(v>>8);
UART1_SendByte(v);
UART1_SendByte(x>>8);
UART1_SendByte(x);
UART1_SendByte(y>>8);
UART1_SendByte(y);
}
//------------------------------Clarke逆变换验证
for(i=0;i<256;i++)//一周期
{
p=i;
u=costab[p];
p-=256/3;//360度/3=120度
v=costab[p];
ClarkeTrans(u,v,&x,&y);
ClarkeInvTrans(x,y,&u,&v,&w);
x+=10;//偏移10以免波形重叠
y+=10;
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(8);
UART1_SendByte(u>>8);
UART1_SendByte(u);
UART1_SendByte(v>>8);
UART1_SendByte(v);
UART1_SendByte(x>>8);
UART1_SendByte(x);
UART1_SendByte(y>>8);
UART1_SendByte(y);
}
//------------------------------Park变换验证
for(i=0;i<256;i++)//一周期
{
p=0;//u\v固定为0度
u=costab[p];
p-=256/4;//360度/4=90度
v=costab[p];
ParkTrans(u,v,i,&x,&y);//Park变换(旋转i度(2PI=256))
UART1_SendByte(0xaa);
UART1_SendByte(8);
UART1_SendByte(u>>8);
UART1_SendByte(u);
UART1_SendByte(v>>8);
UART1_SendByte(v);
UART1_SendByte(x>>8);
UART1_SendByte(x);
UART1_SendByte(y>>8);
UART1_SendByte(y);
}
//i=1;
//while(i);
delayms(3000);// */
//------------------------------电流校零
Mot_State=0;
delayms(10);
Mot_State=1;
delayms(10);//等待电流校零
//------------------------------获取电机参数
//指定相电压
Mot_AMP=(7*256/47);//需要0.5V，电源4.7V
Mot_State=2;//取得电机参数
delayms(100);//由于电机会略有转动，等长一点时间后重新采集数据
Mot_State=0;//停止
delayms(1); //等到续流为0后再开始采集
ad_p=0;//开始采集数据
Mot_State=2;//取得电机参数
delayms(100);//iu=0,42,68,...,109
while(ad_p<ADCBUFSIZE);//等数据采集完
Mot_State=0;
if(adbuf[0][1]==adbuf[0][0])//防止除数为0
adbuf[0][1]=adbuf[0][0]+1;
Mot_L=(U16)Mot_AMP*100/(adbuf[0][1]-adbuf[0][0]);//表示pwm=1时每周期的电流增量*100
Mot_R=(U16)Mot_AMP*100/adbuf[0][ADCBUFSIZE-1];//表示PWM每变化1时电流的变化量*100
adbuf[3][ADCBUFSIZE-1]=Mot_L;//在上位机中查看此数据
adbuf[4][ADCBUFSIZE-1]=Mot_R;
/*
SendADbuf();//发给上位机查看波形
//------------------------------验证电感、电阻计算公式
Mot_AMP=(5*256/47);//相电压0.5V
Mot_State=2;//取得电机参数
delayms(50);//由于电机会略有转动，等长一点时间后重新采集数据
Mot_State=0;//停止
delayms(1);
ad_p=0;//开始采集数据
Mot_State=2;//取得电机参数
delayms(20);//iu=0,42,68,...,109
Mot_State=0;
SendADbuf();// */
//------------------------------
Mot_State=0;
delayms(1);
//------------------------------开环启动
Mot_AMP=45;
ad_p=0;
Mot_State=3;//开环启动
SendADbuf();
delayms(1000);
ad_p=0;
SendADbuf();
ad_p=0;
while(ad_p<ADCBUFSIZE/3);
Mot_State=4;//开始闭环
SendADbuf();
while(1)
{
ad_p=0;
SendADbuf();
delayms(2000);
}
/* while(1)//调压
{
Mot_AMP=50;delayms(2000);
ad_p=0;
SendADbuf();
Mot_AMP=150;delayms(2000);
ad_p=0;
SendADbuf();
} */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval : None
*/
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* Infinite loop */
while (1){}
}
#endif

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