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stm32实战项目：无刷驱动

盛世宏图  论坛元老 | 2025-5-12 11:26:47 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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体系时钟配置
PWM模块初始化
ADC模块配置
霍尔接口配置
速度环定时器
换相逻辑实现
主控制循环

体系时钟配置



  • 启用72MHz主频：RCC_Configuration()设置PLL
  • 外设时钟使能：TIM1/ADC/GPIO时钟
  1. #include "stm32f10x.h"
  3. void RCC_Configuration(void)
  4. {
  5.     // 时钟复位配置
  6.     RCC_DeInit();
  7.    
  8.     // 1. 开启HSE并等待就绪
  9.     RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
  10.     while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET);
  11.    
  12.     // 2. 配置PLL：HSE作为源，9倍频
  13.     RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
  14.    
  15.     // 3. 设置FLASH预取指和等待周期（必须）
  16.     FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
  17.     FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
  18.    
  19.     // 4. 时钟分频配置
  20.     RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);    // AHB=72MHz
  21.     RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);    // APB1=36MHz
  22.     RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);    // APB2=72MHz
  23.    
  24.     // 5. 启动PLL并切换时钟源
  25.     RCC_PLLCmd(ENABLE);
  26.     while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
  27.     RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
  28.     while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
  29.    
  30.     // 6. 外设时钟使能
  31.     RCC_APB2PeriphClockCmd(
  32.         RCC_APB2Periph_TIM1 |    // TIM1时钟
  33.         RCC_APB2Periph_ADC1 |    // ADC1时钟
  34.         RCC_APB2Periph_GPIOA |   // GPIOA时钟（示例）
  35.         RCC_APB2Periph_GPIOC,    // GPIOC时钟（示例）
  36.         ENABLE
  37.     );
  38. }
  40. // 主函数初始化调用示例
  41. int main(void)
  42. {
  43.     RCC_Configuration();
  44.     // 其他初始化代码...
  45.     while(1);
  46. }
复制代码
PWM模块初始化



  • 定时器1通道1-3配置：
    TIM_OCInitTypeDef.Pulse = 50%占空比
    TIM_BDTRInitStruct配置死区时间(50-100ns)
  • 互补输出使能：
    TIM_CCxNCmd(TIM1, ENABLE)
  1. #include "stm32f10x.h"
  3. void PWM_Configuration(void)
  4. {
  5.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  6.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
  7.     TIM_OCInitTypeDef TIM_OCStruct;
  8.     TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRStruct;
  10.     // 1. GPIO配置（以PA8/PA7为例）
  11.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
  12.     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_7; // CH1/CH1N
  13.     GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  14.     GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  15.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  17.     // 2. 定时器基础配置（72MHz时钟）
  18.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
  19.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 1000-1;      // ARR决定PWM频率
  20.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 0;        // 无分频
  21.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;
  22.     TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  23.     TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStruct);
  25.     // 3. PWM通道配置（50%占空比）
  26.     TIM_OCStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
  27.     TIM_OCStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  28.     TIM_OCStruct.TIM_Pulse = 500; // 50% of ARR(1000)
  29.     TIM_OCStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  31.     TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCStruct); // 通道1
  32.     TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCStruct); // 通道2
  33.     TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCStruct); // 通道3
  35.     // 4. 死区时间配置（约55.5ns）
  36.     TIM_BDTRStruct.TIM_DeadTime = 0x04; // DTG=4: 4*Tdts (Tdts=13.89ns@72MHz)
  37.     TIM_BDTRStruct.TIM_Break = TIM_Break_Disable;
  38.     TIM_BDTRStruct.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_OFF;
  39.     TIM_BDTRStruct.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Disable;
  40.     TIM_BDTRStruct.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Disable;
  41.     TIM_BDTRStruct.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
  42.     TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRStruct);
  44.     // 5. 互补输出使能
  45.     TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_1, ENABLE); // CH1N
  46.     TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_2, ENABLE); // CH2N
  47.     TIM_CCxNCmd(TIM1, TIM_Channel_3, ENABLE); // CH3N
  49.     // 6. 启动定时器
  50.     TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
  51.     TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); // MOE置位
  52. }
复制代码
ADC模块配置



  • 规则组通道选择：
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_x, 1...)
  • DMA循环模式设置：
    DMA_InitStruct.Mode = DMA_Mode_Circular

  1. // 示例：配置ADC1规则组的3个通道（顺序：通道5→通道1→通道11）
  2. ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5,  1); // 第1个转换
  3. ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1,  2); // 第2个转换
  4. ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 3); // 第3个转换
  6. ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
  7. ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 3; // 规则组总通道数
  8. ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
  10. DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
  11. DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 循环模式
  12. DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 3;           // 缓冲区大小（与规则组通道数匹配）
  13. DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址固定
  14. DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;         // 内存地址递增
  15. DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; // 16位数据
  16. DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
  17. DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  18. DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);
  20. // 设置外设地址（ADC数据寄存器）
  21. DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
  22. // 设置内存地址（自定义缓冲区）
  23. extern uint16_t adc_buffer[3];
  24. DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)adc_buffer;
  26. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  27. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
  29. ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
  30. ADC_ResetCalibration(ADC1);
  31. while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
  32. ADC_StartCalibration(ADC1);
  33. while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
  34. ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // 启动转换
  36. DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
  37. ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); // 绑定ADC到DMA
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霍尔接口配置



  • GPIO输入模式：
    GPIO_Init(GPIOx, GPIO_Pin_x, GPIO_Mode_IPU)
  • EXTI中断触发：
    EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling
霍尔传感器 → GPIO上拉输入 → EXTI双沿中断 → NVIC优先级配置 → 中断服务函数 → 换向逻辑
  1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIO时钟
  3. GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2; // 霍尔传感器连接的PA0/PA1/PA2
  4. GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 上拉输入
  5. GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输入模式下速度可忽略，但需设置
  6. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  8. EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
  9. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
  11. // 将GPIO引脚映射到EXTI中断线（以PA0为例）
  12. GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
  14. EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 对应PA0
  15. EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式
  16. EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling; // 双沿触发
  17. EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  18. EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
  20. // 配置NVIC中断优先级
  21. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
  22. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
  23. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;
  24. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  25. NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
复制代码

  1. void EXTI0_IRQHandler(void) {
  2.     if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
  3.         uint8_t hall_state = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 读取霍尔信号
  4.         // 执行换向逻辑（例如BLDC电机驱动）
  5.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除中断标志
  6.     }
  7. }
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速度环定时器



  • 定时器2基础配置：
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, 1kHz)
  • 中断服务程序：
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE)
  1. // 系统时钟假设为72MHz（STM32F1系列）
  2. TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
  3. TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 7200 - 1;    // 分频系数7200 → 72MHz/7200=10kHz
  4. TIM_InitStruct.TIM_Period = 10 - 1;         // 自动重载值 → 10kHz/10=1kHz
  5. TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式
  6. TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);
  8. // 使能TIM2更新中断
  9. TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); // 允许定时器溢出中断[citation:9][citation:10]
  11. // 配置NVIC中断优先级
  12. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
  13. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
  14. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  15. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  16. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  17. NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
复制代码
  1. void TIM2_IRQHandler(void) {
  2.     if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {
  3.         // 执行速度环PID计算或数据采集
  4.         SpeedControl_Algorithm(); // 用户自定义速度环处理函数
  5.         TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清除中断标志[citation:9][citation:10]
  6.     }
  7. }
复制代码

换相逻辑实现



  • Hall状态机：
    switch(Hall_Value & 0x07){
    case 0b101: PWM_SetPhaseA_High();...
    }
  1. const PhaseAction phase_table[6] = {
  2.     {0b101, PWM_A, OFF_C},  // 状态0
  3.     {0b100, PWM_B, OFF_A},  // 状态1
  4.     // ...其他状态
  5. };
复制代码

  1. switch(Hall_Value & 0x07) {
  2.     case 0b101:  // 对应霍尔状态HA=1, HB=0, HC=1
  3.         PWM_SetPhaseA_High();  // 上桥臂A相PWM调制，下桥臂B相常通
  4.         PWM_SetPhaseB_Low();
  5.         PWM_SetPhaseC_Off();   // C相关闭（互补逻辑）
  6.         break;
  7.     case 0b100:  // 其他状态类似调整
  8.         // ...
  9. }
复制代码

主控制循环



  • while(1){
    ADC_Convert();
    Speed_PID_Calc();
    Current_Limit_Check();
    }
  1. void Current_Limit_Check() {
  2.     if (ADC_Current > MAX_CURRENT) {
  3.         PWM_Disable();  // 立即关闭功率输出
  4.         Fault_LED_On(); // 故障指示
  5.         System_Reset(); // 可选：进入安全状态或重启
  6.     }
  7. }
复制代码


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