【FOC控制】英飞凌TC264无刷驱动方案simplefoc移植（5）-磁编码器移植AS5600 软件IIC

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已于 2022-08-22 16:08:39 修改 · 4k 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件 #驱动开发 #硬件工程 #arm开发

于 2022-08-22 16:08:26 首次发布

本文详细介绍了如何在英飞凌TC264平台上移植和使用磁编码器AS5600进行FOC控制。内容涵盖编码器选择、I²C通讯、初始化程序、角度和速度解算，以及软件IIC的实现。通过磁编码器替代霍尔编码器以提高角度和速度的连续性，从而优化FOC控制效果。

【FOC控制】英飞凌TC264无刷驱动方案simplefoc移植（5）-磁编码器移植

【FOC控制】英飞凌TC264无刷驱动方案simplefoc移植（5）-磁编码器移植

经过测试发现霍尔编码器的效果不太行，因为霍尔编码器读到的角度是离散的，导致由角度算得的速度也是离散的，二使用simplefoc最关键的数据就是角度和速度，所以我决定使用磁编码器完成下面的操作。

在这里插入图片描述

关于霍尔编码器的移植可以参考我之前的文章

一、【FOC控制】英飞凌TC264无刷驱动方案simplefoc移植（1）-霍尔编码器移植
二、逐飞科技TC264开源库

一、编码器选择

这里选用的一款常见的磁编码器，这款编码器在simplefoc的库中，arduino中比较常见。
在这里插入图片描述

引脚图在这里插入图片描述
引脚含义

二、通讯方式 I²C接口

AS5600支持双线快速模式加I²C-slave

AS5600始终作为I²C总线上的从设备运行。通过开路漏极I/O连接到总线SDA和输入SC

主机MCU（主）启动数据传输，AS5600的地址是0x36（二进制的，0110110）。
在这里插入图片描述

三、TC264测试全部程序

3-1初始化定义

宏定义数据：
包括设备的地址，磁编码器的线数，角度寄存器的高位，角度寄存器的低位。
全局变量：
调用所需的函数：

/******************************************************************************/
#define Slave_Addr       0x36
#define  AS5600_CPR      4096
#define  RAW_Angle_Hi    0x0C
#define  RAW_Angle_Lo    0x0D

/******************************************************************************/
extern long  cpr; //电机极对数
extern float full_rotation_offset;//周期角度 圈数
extern long  _angle_data_prev;// 更新角度时的前一次角度数据
extern unsigned long velocity_calc_timestamp;//前一次计算的速度的时刻
extern float _angle_prev;//更新速度时的前一次角度
/******************************************************************************/
void AS5600_Init ( void );
float as5600_getAngle(void);
float as5600_getVelocity(void);
/******************************************************************************/

3-2初始化函数

iic总线初始化，这里使用的软件iic初始化，软件iic的程序在展示。
清除圈数和角度数据

void AS5600_Init ( void )
{
   
   
    IIC_Init();
    _angle_data_prev = 0;
    full_rotation_offset = 0;
    velocity_calc_timestamp=0;
    cpr=AS5600_CPR;
}

3-3 as5600原始数据读取

读取原始数据的时候，直接读取从设备中寄存器中的数据，寄存器的地址 RAW_Angle_Hi 0x0C RAW_Angle_Low 0x0D

因为iic总线一次读的数据是八位的，而实际的角度数据是一个十六位的数据，所以我们只需要读取两次iic总线的数据，然后通过移位加或的操作(dh<<8)+dl就可以得到原始数据了。

/***************************************************************************/
uint8 AS5600_ReadOneByte(uint8 addr)
{
   
   
    uint8 temp;

    IIC_Start();
    IIC_SendByte(Slave_Addr<<1);
    IIC_WaitAck();
    IIC_SendByte(addr);
    IIC_WaitAck();
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((Slave_Addr<<1)+1);
    IIC_WaitAck();
    temp=IIC_ReadByte(0);
    IIC_Stop();

    return temp;
}
/***************************************************************************/
uint16 AS5600_ReadRawAngleTwo(void)
{
   
   
    uint8 dh,dl;

    IIC_Start();
    IIC_SendByte(Slave_Addr<<1);
    IIC_WaitAck();
    IIC_SendByte(RAW_Angle_Hi);
    IIC_WaitAck();
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((Slave_Addr<<1)+1);
    IIC_WaitAck();
    dh=IIC_ReadByte(1);   //1-ack for next byte
    dl=IIC_ReadByte(0);   //0-end trans
    IIC_Stop();

    return ((dh<<8)+dl);
}
/***************************************************************************/

3-5角度解算

角度解算的逻辑是，先读取编码器原始数据，然后计算角度的变化量，如果角度的变化量fabs(d_angle) > (0.8*cpr),那么这个时候就认为磁编码器又转过了一圈。

磁编码器一般为增量式编码器，即从0->4096->0，会有一个4096的跳变，二计算角度需要将这个变化检测出来。

最后就是通过计算得出角度，注意此时的单位为弧度！！！！

/******************************************************************************/
float as5600_getAngle(void)
{
   
   
    float angle_data,d_angle;
    float return_speed;
    angle_data = AS5600_ReadRawAngleTwo();

    // tracking the number of rotations
        // in order to expand angle range form [0,2PI] to basically infinity
    d_angle = angle_data - _angle_data_prev;
    // if overflow happened track it as full rotation
    if(fabs(d_angle) > (0.8*cpr) ) full_rotation_offset += d_angle > 0 ? -_2PI : _2PI;
    // save the current angle value for the next steps
    // in order to know if overflow happened
    _angle_data_prev = angle_data;
    // return the full angle
    // (number of full rotations)*2PI + current sensor angle
//    printf ( "angle:%0.2f,%0.2f, ", angle_data,d_angle);
    return_speed = (full_rotation_offset + (( angle_data / (