【STM32F103RCT6】电机PWM驱动模块思路与代码

目录

【硬件说明】

【软件设计】

驱动端口初始化

理论公式说明

PG反馈信号输入捕获

TIM2初始化

定时器2中断程序

PWM引脚初始化

速度PID模型和位置PID模型

主程序


【硬件说明】

        板子:STM32F103RCT6内核开发板;BLDC驱动器(型号UB510

图1 驱动器驱动输入输出端口示意图

        EN是低电平使能信号;GND是信号地;FR是方向控制信号,高低电平控制正反转;SV是PWM输入端,该 PWM 输入信号的占空比可为 0 到 100%任意值, PWM 频率应在 1KHz-20KHz 之间,频率偏向低则 PWM 精度高;BK是刹车信号,低电平刹车。

        PG是霍尔信号输出端,PG 信号用于提供电机转速脉冲信号,PG 信号为开漏输出,在连接时,在 5V 与 PG加一个6.7KΩ电阻作上拉电阻。电机一个电周期内将在 PG 信号端输出 3 个脉冲。对于两对极的电机旋转一周将产生 6 个脉冲,四对极则为 12 个脉冲。本次使用的电机是5对极的,电机转动时在 PG 端输出的频率与转速关系如下式:

电机转速(RPM)=20 x PG 信号频率 / 电机极对数    ①

【软件设计】

驱动端口初始化

在程序进入while循环之前,需要对驱动EN、FR、BK端口进行端口初始化配置。

/**************************************************************************
函数功能:驱动端口初始化
入口参数:无 
返回  值:无
**************************************************************************/
void QuDong_Init(void)
{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;            //定义结构体GPIO_InitStructure
	
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 使能PB端口时钟  
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); // 使能PC端口时钟 	
	
	//EN2---PB15 EN1---PB13
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   GPIO_Pin_15 | GPIO_Pin_13;	  //PB15 PB13
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;  	//推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  	//IO口速度
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);          	//GBIOB初始化 
	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15 | GPIO_Pin_13);	//置低使能
		
    //FR2---PC3 FE1---PC2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2;	  // PC3 PC2
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);  //GBIOC初始化 
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2);			//置高使能
	GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3);		//置低使能

    //BK2---PC1 BK1---PC0
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_0;	  // PC1 PC0
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);          //GBIOC初始化 
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_0);		//置高不刹车
}

理论公式说明

由于速度PID是根据编码器返回值与设定的脉冲频率相比较,通过增大输出PWM值来使电机驱动电压增大,转速加快,继而使得编码器返回值趋于设定的脉冲频率值,从而实现速度PID。所以第一个要解决的问题是:如何得到速度对应的脉冲频率值呢?苦想许久,我得出这样一个公式:

mc = v / 20.0 * 5.0 * 60.0 / 2.0 / 3.14 / 0.09 * 50.0        ②

    = value * 20.0 / 5.0 / 60.0 * 2.0 * 3.14 * 0.09 / 50.0        ③

其中50是电机减速比,v是设定的速度,mc是速度对应的脉冲值,value是编码器脉冲值。对于这条公式,要结合PG返回的脉冲值公式:

电机转速(RPM)=20 x PG 信号频率 / 电机极对数 

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