找回密碼
 立即注冊(cè)

QQ登錄

只需一步,快速開始

搜索
查看: 552|回復(fù): 3
打印 上一主題 下一主題
收起左側(cè)

STM32F103C8T6怎么實(shí)現(xiàn)霍爾信號(hào)處理、PWM換相、閉環(huán)調(diào)速、故障保護(hù)這四個(gè)功能

[復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
ID:1144438 發(fā)表于 2025-2-26 13:29 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
    大家好,我是名大二學(xué)生,是初學(xué)者。我最近在學(xué)習(xí)單片機(jī),想做一個(gè)有關(guān)STM32單片機(jī)的霍爾無刷直流電機(jī)控制,苦于不知道怎么下手,沒有思路,怎么學(xué)習(xí)才好呢?我看STM32F103C8T6開發(fā)板相對(duì)便宜,不知道與N32G435RBL7的霍爾無刷電機(jī)比較哪個(gè)更容易上手完成?
分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空間QQ空間 騰訊微博騰訊微博 騰訊朋友騰訊朋友
收藏收藏 分享淘帖 頂 踩
回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

沙發(fā)
ID:866313 發(fā)表于 2025-2-27 03:15 | 只看該作者
以下內(nèi)容由 DeepSeek R1 生成
針對(duì)你的需求,我會(huì)從開發(fā)板選擇、功能實(shí)現(xiàn)思路和學(xué)習(xí)路徑三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析:
一、開發(fā)板選擇建議
STM32F103C8T6優(yōu)勢:
  • 生態(tài)成熟:資料豐富(正點(diǎn)原子、野火等教程),社區(qū)案例多
  • 成本低廉:核心板僅10元左右,配套電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇多
  • 外設(shè)足夠:3個(gè)高級(jí)定時(shí)器(TIM1/2/3)支持6路PWM輸出
  • 學(xué)習(xí)曲線平緩:CubeMX可視化配置工具降低開發(fā)難度

N32G435RBL7劣勢:
  • 資料稀缺:官方例程和中文文檔較少
  • 生態(tài)不完善:社區(qū)支持薄弱,遇到問題難解決
  • 開發(fā)工具鏈不熟悉:需要適應(yīng)新的SDK和開發(fā)環(huán)境

結(jié)論: 建議先用STM32F103C8T6入門,后期再嘗試N32系列
二、功能實(shí)現(xiàn)思路分解1. 霍爾信號(hào)處理(硬件+軟件) // 硬件連接示例
#define HALL_U_GPIO_PORT GPIOA
#define HALL_U_PIN GPIO_PIN_0
#define HALL_V_GPIO_PORT GPIOA
#define HALL_V_PIN GPIO_PIN_1
#define HALL_W_GPIO_PORT GPIOA
#define HALL_W_PIN GPIO_PIN_2

// 中斷服務(wù)函數(shù)
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
     static uint8_t last_state = 0;
     uint8_t current_state = (HAL_GPIO_ReadPin(HALL_U_GPIO_PORT, HALL_U_PIN) << 2) |
                           (HAL_GPIO_ReadPin(HALL_V_GPIO_PORT, HALL_V_PIN) << 1) |
                           HAL_GPIO_ReadPin(HALL_W_GPIO_PORT, HALL_W_PIN);
     
     if(current_state != last_state) {
         Motor_Commutation(current_state); // 換相處理
         last_state = current_state;
     }
}
關(guān)鍵點(diǎn):
  • 配置3個(gè)GPIO為上升沿/下降沿中斷
  • 使用查表法實(shí)現(xiàn)霍爾狀態(tài)→換相序號(hào)的映射
  • 添加軟件消抖(建議5-10μs延時(shí)采樣)

2. PWM換相控制(定時(shí)器配置) // TIM1 PWM配置(通道1/2/3用于高側(cè),通道1N/2N/3N用于低側(cè))
void PWM_Init(void) {
     TIM_HandleTypeDef htim1;
     htim1.Instance = TIM1;
     htim1.Init.Prescaler = 71;          // 72MHz/(71+1)=1MHz
     htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
     htim1.Init.Period = 999;           // 1MHz/1000=1kHz PWM
     htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
     htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
     HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);

     // 配置6個(gè)通道(含互補(bǔ)通道)
     TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;
     sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
     sConfigOC.Pulse = 0;               // 初始占空比0%
     sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
     sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
     sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
     sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
     sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;

     for(int ch=0; ch<3; ch++) {
         HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1 + ch);
         HAL_TIMEx_PWMN_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1 + ch);
     }
     
     HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
     HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
     // 啟動(dòng)其他通道...
}
換相邏輯表:
Hall狀態(tài)
導(dǎo)通相位
PWM通道

0b001
AB
CH1高側(cè)+CH2N低側(cè)

0b011
AC
CH1高側(cè)+CH3N低側(cè)

...
...
...
3. 閉環(huán)調(diào)速(PID實(shí)現(xiàn)) typedef struct {
     float Kp, Ki, Kd;
     float integral;
     float prev_error;
} PID_Controller;

float PID_Update(PID_Controller* pid, float setpoint, float measurement) {
     float error = setpoint - measurement;
     
     pid->integral += error * 0.001f; // 假設(shè)采樣周期1ms
     pid->integral = constrain(pid->integral, -1000, 1000);
     
     float derivative = (error - pid->prev_error) / 0.001f;
     pid->prev_error = error;
     
     return pid->Kp * error +
            pid->Ki * pid->integral +
            pid->Kd * derivative;
}

// 速度測量(通過霍爾信號(hào)頻率)
float Get_Speed(void) {
     static uint32_t last_tick = 0;
     uint32_t period = HAL_GetTick() - last_tick;
     last_tick = HAL_GetTick();
     return (period != 0) ? 1000.0f / (period * 6) : 0; // 6個(gè)狀態(tài)/轉(zhuǎn)
}4. 故障保護(hù)(硬件剎車+軟件保護(hù)) // 過流保護(hù)配置
void Configure_BreakInput(void) {
     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM1;
     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

     TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};
     sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_ENABLE;
     sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_LOW;
     sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_ENABLE;
     HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htim1, &sBreakDeadTimeConfig);
}

// 軟件保護(hù)
void Safety_Check(void) {
     static uint32_t last_safe_time = 0;
     if(HAL_GetTick() - last_safe_time > 100) {
         if(Read_Temperature() > 85.0f || Read_Voltage() > 36.0f) {
             Emergency_Shutdown();
         }
         last_safe_time = HAL_GetTick();
     }
}三、推薦學(xué)習(xí)路徑
  • 基礎(chǔ)階段(2周)
    • 掌握STM32CubeMX基本配置
    • 學(xué)習(xí)GPIO中斷、定時(shí)器PWM輸出
    • 理解無刷電機(jī)工作原理(重點(diǎn)掌握六步換相法)

  • 模塊實(shí)現(xiàn)(3周)
    • 分步驗(yàn)證:先實(shí)現(xiàn)霍爾信號(hào)讀取→PWM輸出→手動(dòng)換相→速度閉環(huán)
    • 使用示波器觀察PWM波形和換相時(shí)序
    • 搭建測試平臺(tái)(建議用24V以下小功率電機(jī))

  • 系統(tǒng)整合(2周)
    • 整合PID調(diào)速算法
    • 添加UART調(diào)試接口(實(shí)時(shí)監(jiān)控轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù))
    • 實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)機(jī)制

  • 優(yōu)化提升(持續(xù))
    • 加入啟動(dòng)策略(三段式啟動(dòng):定位→加速→閉環(huán))
    • 實(shí)現(xiàn)FOC控制(需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ))
    • 開發(fā)上位機(jī)調(diào)試界面


四、推薦學(xué)習(xí)資源
  • 官方文檔
    • STM32F10xx參考手冊(cè)(重點(diǎn)關(guān)注TIM、ADC、GPIO章節(jié))
    • AN1088應(yīng)用筆記(ST官方無刷電機(jī)控制指南)

  • 硬件推薦
    • DRV8301電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(集成電流檢測)
    • ACS712電流傳感器模塊
    • 100W以下無刷電機(jī)(帶霍爾型號(hào))

  • 調(diào)試工具
    • Saleae邏輯分析儀(觀測霍爾信號(hào)和PWM時(shí)序)
    • ST-Link V2調(diào)試器
    • 直流電源(帶電流顯示功能)


建議先從簡單的開環(huán)控制入手,逐步增加閉環(huán)功能。遇到問題時(shí),可參考ST社區(qū)和GitHub上的開源項(xiàng)目(如SimpleFOC)。保持耐心,電機(jī)控制需要理論+實(shí)踐反復(fù)迭代才能掌握。

回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

板凳
ID:844772 發(fā)表于 2025-2-27 16:55 | 只看該作者
上網(wǎng)找一下例程,就會(huì)發(fā)現(xiàn)stm32容易,拷貝修改就行了,但我估計(jì)你主要問題時(shí)不懂無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

地板
ID:123917 發(fā)表于 2025-2-27 20:21 | 只看該作者
32或者stc都可以
回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

本版積分規(guī)則

手機(jī)版|小黑屋|51黑電子論壇 |51黑電子論壇6群 QQ 管理員QQ:125739409;技術(shù)交流QQ群281945664

Powered by 單片機(jī)教程網(wǎng)

快速回復(fù) 返回頂部 返回列表