HAL STM32F4 +ARM DSP库跑SVPWM开环速度测试
HAL STM32F4 +ARM DSP库跑SVPWM开环速度测试
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本篇硬件电路和代码来源于此开源项目：
https://github.com/MengYang-x/STM3F401-FOC/tree/main -
硬件电路和项目介绍，立创开源广场：
https://oshwhub.com/shadow27/tai-yang-neng-wu-ren-chuan -
相关篇《自制无感无刷电机驱动板》
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测试效果：
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移植到STM32F446上，采用自制电机驱动板，采用EG3112，上下桥臂采用高电平驱动控制。
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通过
vofa+输出的三路马鞍波波形：
- 原作者介绍过的内容，这里就不多做介绍了，详情可以前往立创开源主页了解详情。程序这一块，主要针对stm32F4系列。
测试条件
- STM32F4或者M4内核的相关型号的mcu即可。工程时基于HAL库STM32CubeMX生产的配置工程，移植非常简单。
- 如果手上只有stm32f1系列的，可以参考《SimpleFOC移植STM32（二）—— 开环控制》实现控制。
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有感或无感无刷电机，个人测试使用的是：
2204-1400KV无感无刷电机，参数：12N14P（12槽14极），也就是，极对数是14/2=7极对数。（程序中需要填写） -
🧨硬件支持条件：MCU需要支持浮点运算(FPU)功能。
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一块无刷电机驱动板。（可以参考原作者的硬件。）
- 由于原作者使用的是EG2133驱动芯片，驱动电路中上下桥是连一块的，3路PWM输出即可实现无刷电机转动，如果自己使用的是上下桥独立驱动（6路输出控制），那么需要将定时器的PWM输出通道配置为互补输出通道，(即3路互补输出),同时需要注意输出极性。
- 自制驱动板，驱动桥部分电路
- SVPWM开环速度测试，工程中所需要的必要驱动文件：
MT6701这里SVPWM开环速度测试，没有使用到，可以屏蔽掉：
- DSP库文件，可以自己从安装的Keil软件ARM文件夹内找到相关驱动库文件：例如：
D:\Keil_v5\ARM\CMSIS\DSP_Lib\Source\FastMathFunctions;或者在STM32CubeMX，安装的对应pack包解压文件夹内，：C:\Users\Administrator\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_F4_V1.28.0\Drivers\CMSIS\DSP\Source或者标准库STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.9.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib中找到对应的所需驱动文件。
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- Keil ARM路径下位置：
- Keil ARM路径下位置：
- 也可以到ARM官方的GitHub账号（
https://github.com/ARM-software/CMSIS）下载所有ARM Cortex-M内核的DSP外设库。
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- STM32CubeMX，pack解压安装文件位置：
- STM32CubeMX，pack解压安装文件位置：
- 同样在标准外设库中也可以找到：
- 数字信号库包含在路径：
STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.9.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib和STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.9.0\Libraries\CMSIS\Lib下，或者Keil安装目录下D:\Keil_v5\ARM\CMSIS\Lib\ARM将它们拷贝到目标工程文件夹下。其中Lib文件夹中包含的是经过不同编译器编译后能够运行在Cortex-M4内核上的底层数学库，DSP_Lib文件夹中包含的是调用底层函数封装而成的API函数源码： -
- Lib文件夹中包含的底层库包括：
arm_cortexM4lf_math.lib //---->stm32f4 DSP库跑SVPWM开环速度测试需要使用到的
arm_cortexM4bf_math.lib
arm_cortexM4l_math.lib
arm_cortexM4b_math.lib
arm_cortexM3l_math.lib
arm_cortexM3b_math.lib
arm_cortexM0l_math.lib
arm_cortexM0b_math.lib
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- 对应工程中所用到的：
arm_cortexM4lf_math.lib库文件来源。
- 对应工程中所用到的：
- STM32F4 DSP和标准外设库(STSW-STM32065) ST官网下载地址:
https://www.st.com.cn/zh/embedded-software/stsw-stm32065.html
- 当前stm32F4 最新版本：
STSW-STM32065 STM32F4 DSP and standard peripherals library 1.9.0
链接：https://pan.baidu.com/s/1J8VD2re8SRWOGnZXZKcyvQ?pwd=o5an
提取码：o5an
- 工程中配置的重要一步：需要添加相对于的宏，来开启DSP库进行浮点运算和math计算 “
__CC_ARM,__TARGET_FPU_VFP, __FPU_PRESENT=1U, ARM_MATH_CM4”
STM32CubeMX配置
- 选择一个高级定时器：（注意这里是按照原作者的EG2133驱动芯片配置的，上下桥驱动控制端连一块，进行配置的）
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🧲采用自制驱动板EG3112，上下桥独立驱动，定时器配置互补通道输出：
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需要注意一点的是：采用互补通道输出控制方式，这里的死区时间参数，保持默认配置值
0，如果配置了死区时间，反而对无刷电机的控制造成影响。
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为了查看输出波形，还需要配置一个串口，方便观察波形。
SVPWM开环速度测试工程说明
- 待测试电机参数配置：
motor.c中修改测试电机的极对数。
极对数测量
如果知道电机型号，可以找到对应资料查阅多更好。如果无刷电
vofa+机外转子不是全部密封，看的到外转子内壁上永磁体的，可以直接自己数出来。上门贴了有多少块强磁铁，即可得到此数据。对应外转子密封看不到内壁磁体的测量方法：
- 如果有示波器的情况下，用示波器的探头夹住电机的一根线，另一根接探头，然后旋转电机一圈，截取波形，数下峰的个数（上下峰都算），为偶数值除以2，就是电机的极对数。
- 有低压直流可调电源情况下，限制一定的电流，加载一个小电压到三相中的任意两相，用手转动电机一圈，有稳定位置的个数就是极对。
- SVPWM开环速度参数设定：
OpenVelocity(6.0f); //数值越大，电机旋转的速度越快
- 对于采用3路PWM互补输出方式驱动控制：
// 使能TIMx的通道
void PWM_Init(void)
{
HAL_TIM_Base_Start(&htim1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3);
HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIMEx_PWMN_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);
}
串口数据vofa+观测
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vofa+设置：添加波形图控件到主窗口
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设置串口端口号以及数据类型：
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🪓打开串口，并添加数据到波形图控件中：
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最终测试效果：
- 需要注意一点，所测得的马鞍波形，并不代表实际电机真实的驱动转动效果，电机的运转效果与驱动电路和电机参数有关，这个波形是理论推导得来的理想模型。
- 在SVPWM开环速度测试运行下，无刷电机的U-V-W相波形：
- 🧨MCU 定时器对应输出通道的PWM驱动波形：
- 🪓这里的PWM频率，通过示波器测得是15.2K,对应的是程序中定时器输出通道:
PWM频率 = MAIN_CLK/(ARR*2)(没有进行分频，中心对齐方式)
- H桥NMOS管栅极驱动波形：
移植工程测试源码
- 基于STM32F446 MIAN FOSC=180MHz,
链接：https://pan.baidu.com/s/1IidjgkeSnOLZg-Dq4Snm9Q?pwd=842c
提取码：842c
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