ODrive移植keil（四）—— PWM触发ADC采样

 
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说明

电机驱动器中，通过PWM触发ADC，保证在下臂MOS打开的时候采样电流，这本是个难度极高的技术活。随着各芯片厂家的技术迭代，现在几乎所有单片机都有这个功能，可以说已经烂大街了。即便如此，在具体的电机驱动器程序中，PWM触发ADC采样仍然很容易出问题，主要是配置复杂。

一、PWM

• 官方代码中，高级定时器TIM1和TIM8分别输出互补PWM信号，驱动两路电机，本次移植，只移植了M0，所以我们只讲TIM1的配置。
• 电流采样，需要事先校准，一般在上电初始化的时候。
• ODrive的校准就与众不同，它设置在了下臂PWM为低电平（MOS关闭）时。
   

1.1、基本配置

 
上图配置的PWM波形如下图：

 
上面的配置，
1、PWM频率是24KHz，
2、更新中断频率是48KHz，但是RepetitionCounter = 2，所以进入更新中断的频率是48/(1+2)=16KHz，
 

1.2、观察中断

在中断函数中设置一个脉冲，由GPIO8输出，下图：


 

1.3、电流变换频率

进入中断，其中一半的次数是电流变换，另一半的次数是校准，所以电流变换频率是8KHz，下图：

 

1.4、校准频率

8KH在，下图：

 

TIM_CounterMode_CenterAligned3，TIM_OCMode_PWM2，有没有想过为什么会这样配置，
正常我们会使用 TIM_CounterMode_CenterAligned1，TIM_OCMode_PWM1，但是这样的配置会在下臂关闭的时候更新中断，
而CenterAligned3/PWM2的配置刚好可以在下臂打开的时候更新中断，
通过这个地方，可以想象最初的ODrive很可能在更新中断中只做电流变换，没有校准，不是现在的样子。

 

1.5、control_loop_cb()

官方代码中，进入电流变换所属的中断后触发软件中断，然后在软件中断中执行大部分功能，下图：

本次移植，没有使用软件中断，用control_loop_cb()函数 代替软件中断后执行的函数，
当前例程不涉及到这部分，所以不再细说。

 

二、ADC采样

ODrive同时使用了ADC1/ADC2/ADC3，
在官方代码中：
ADC1的规则组采样ADC0----ADC16，上电初始化时软件触发后一直DMA后台转换，
ADC1的注入组采样电源电压，由TIM1更新触发
ADC2的规则组采样M1的B相，由TIM8更新触发
ADC2的注入组采样M0的B相，由TIM1更新触发
ADC3的规则组采样M1的C相，由TIM8更新触发
ADC3的注入组采样M0的C相，由TIM1更新触发
 

2.1、AD值错位问题

ADC1多通道规则转换时，如果使用DMA方式，经常会发生AD值错位的现象，比如第一个AD值的高字节放入的是低字节的数据，而低字节是第二个AD值的高字节数据，以此类推，转换值全部失效。

《SimpleFOC移植STM32F405RGT6》的时候，ADC_SoftwareStartConv 方式会发生了AD值错位现象，用DMA中断的方式解决了。

这次移植和上次一样的方法，但又发生了错位。最终用TIM2更新触发的方式解决了。

 

- ADC以DMA的方式转换，代码单独执行这个操作是没问题，但在初始化阶段随着片内外设配置的增加，或者代码执行顺序的变换，就会发生错位。这个问题十年前我就遇到了，当时只是很不解，见得多了也就习惯了。网上找到过很多解释错位原因以及改正办法，但从来都没有彻底解决过这个问题，此次移植又遇到了这个问题，曾经的解决办法测试一遍后都失效了，最后发现用TIM2更新触发的方式不再错位。 - 看ODrive官方代码，就是用最基本的上电后软件触发转换，这正是我想要的方案，但是无论我怎么调整配置都会错位。我觉得老外肯定知道这个问题，并且也知道怎么避免这个问题。 - 如果单片机是我们国产的，直接问厂家，是不是就很容易解决了。

 

2.2、规则组转换

ADC1规则组移植时只转换了这4个通道，下图：

假如电源电压12V，经过分压后是0.64V，对应的AD值是794（0x31A），

ADC1的注入组也转换电源电压，此处主要验证ADC1规则组的转换值。
 

2.3、注入组转换

ADC1的注入组采样电源电压，
ADC2的注入组采样M0的B相，
ADC3的注入组采样M0的C相，
刚上电时，或者下臂MOS关闭时，Vo的理论输出值=1.65V，

 

2.4、观察AD转换值

发送指令“A”，读取ADC1规则组 四个通道的转换结果，
发送指令“B”，读取注入组 三个通道的转换结果，下图：

 
 
 
 
（完）