STM32 电机教程 14 - BLDC 电机速度闭环控制
前言
无刷直流 （Brushless Direct Current， BLDC）电机是一种正快速普及的电机类型，它可在家用电器、汽车、航空航天、消费品、医疗、工业自动化设备和仪器等行业中使用。正如名称指出的那样，BLDC 电机不用电刷来换向，而是使用电子换向。BLDC 电机和有刷直流电机以及感应电机相比，有许多优点。其中包括：
• 更好的转速－转矩特性
• 快速动态响应
• 高效率
• 使用寿命长
• 运转无噪音
• 较高的转速范围此外，
由于输出转矩与电机体积之比更高，使之在需要着重考虑空间与重量因素的应用中，大有用武之地。
无刷电机
上一讲《STM32 电机教程 13 - BLDC 电机转速计算》已经介绍了如何计算出BLDC电机（带HALL传感器）的实际转速 -- 利用hall传感器及中断事件计算电机转速，以1对极BLDC电机为例，电机转动一圈，会产生6个HALL状态，每个状态对机60度的机械角度，如果使用了STM32 定时器的HALL传感器接口功能，可以直接在定时器的中断里计算电机转速speed = 60/360/t (转每秒)，t为对两次中断的时间间隔，可以很简单地通过定时器中获得，得到速度后就可以实现对电机速度的闭环控制， 本节将基于NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH实现BLDC电机速度闭环控制！
本节所用电机为2836无刷电机,电机有两组线（hall传感器线和电机三相线）,工作电压24V，最大转速12000rpm：
示例详解
本节用到ST官方推出的NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH 开发板。
NUCLEO-F103RB对应的大致原理接线图：
X-NUCLEO-IHM07M1 3SH部分原理图：
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准备操作
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X-NUCLEO-IHM07M1 3SH是一款专门用于PMSM（永磁同步）或BLDC（直流无刷 ）的电机驱动板，其电机驱动板驱动芯片型号为L6230（详细数据手册可在st官网下载）,本节需用到IN1,IN2, IN3和OUT1,OUT2，OUT3， HALL传感器信号接口H1,H2,H3以及单电阻电流采样接口PC1。
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| 需要用到的信号 |
对应MCU引脚 |
| EN1 |
PC10 |
| IN1 |
PA8 |
| EN2 |
PC11 |
| IN2 |
PA9 |
| EN3 |
PC12 |
| IN3 |
PA10 |
| H1 |
PA15 |
| H2 |
PB3 |
| H3 |
PB10 |
| 速度参节电位器 |
PB1 |
| 电流采样接口 |
PC1 |
本节直接使用STM32的TIM1产生三路PWM波对应信号IN1、IN2、IN3，通过调节PWM波占空比实现电机的速度控制；将EN1、EN2、EN3配置成普通输出IO口输出模式，H1,H2,H3配置成TIM2的hall传感器模式，并开启T1的捕获中断，中断触发模式为双边触发模式（实际使用TRC信号），在中断服务程序中实理更加快带的电机换相（6步换步）操作，PB1,PC1配置成AD采样引脚，其中PB1是速度参考电位器输入引脚 ，PC1是电机电流采样引脚 ，本节以电机在2个PWM周期内采多个64，以这64个点的平均值作为电机的平均电流。
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在STM32CubeMX中，有专门的NUCLEO-F103RB工程模板，新建一个Cube工程，芯片型号为st32f103rb：
生成一个简单的工程模板实现了RCC,SYS，USART2接口的配置，同时还实现了LD2（LED）引脚的配置。接下来手动配置各功能模块，首先是TIM1,配置成三路PWM 模式1输出，PWM载波频率是20Khz = 72M/(2+1)/(1199+1),各通道初始PWM波是500：
使能TIM1的UPDATA中断，在中断服务程序中完成电流PID运算及控制：
接下来是TIM2配置，开启三路输入捕获功能，使能XOR功能，开启定时器中断：
上图中所述想要直接利用TIM2的HALL传感器功能，仅在CUBE中配置是不点问题的，原因如下，在配置输入捕获通道时，很多模式不可选：
而要真正实现STM32的定时器HALL传感器接口功能，除了要开启XOR功能外（在CUBE可直接勾选）：
还需要用到TI1F_ED(直接的双边沿检测)信号，TRC信号..并最终产生CC1I中断，完整的信号流图如下图：
故还需要开启中断，并最终要在自动生成的TIM.C中进行适当修改（后面源码上有介绍）：
配置ADC1:
本例ADC采电机电流工作在单电阻采样模式下，如上图所示，电机电流与ADC采样电流之间的关系式为（JP1,JP2不接）： V = 3*0.33*I，其中0.33为采样电阻的阻值，I为电机电流，V为放大3倍后的电机电流。
使能ADC的DMA功能：
配置ADC2:
接着将PC10,PC11,PC12普通IO功能配置，GPIO_OUTPUT模式，默认输出为低：
最后是中断优先级配置：
生成工程：
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打开工程， 加入事先准备好的bldc.c，pid.c, visualscope.c 和bldc.h，pid.h, visualscope.h（.c在src文件夹中 .h在INC文件夹）文件：
同时在tim.c及stm32f1xx_it.c中加入如下代码：
在dma.c中关闭dma中断：
在adc.c中加入求平均电流代码：
在adc.h中导出变量及函数名：
最后在main.c中加入如下代码：
设置工程下载后自动运行：
编译代码，调试代码，本节代码是在上一讲《STM32 电机教程 13 - BLDC 电机转速计算》基础上实现，在串口示波器上可以看到电机电流（红）， 目标速度（黄）和实际速度（蓝）波形，旋转电位器可以看到电机速度的闭环控制效果（黄，蓝基本重合）：
OK,本期实验完成！本节内容到此结束，下一节将给大家介绍速度闭环内嵌电流闭环的实现方法。最后如果大家有什么疑问或是有想了解的其它内容，也欢迎大家留言！！最后喜欢这个公众号的同学们记得加关注了，每天都会有技术干货推出！！
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