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分分鐘帶你入門無(wú)刷電機(jī)控制——P-NUCLEO-IHM001套件評(píng)測(cè)

電動(dòng)機(jī) 無(wú)刷電機(jī) P-NUCLEO 開發(fā)套件

2016-01-04
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作者：劉昆磊
來(lái)源：21ic

[導(dǎo)讀]
電動(dòng)機(jī)作為當(dāng)今各個(gè)領(lǐng)域的動(dòng)力主要來(lái)源，如今全世界大約二分之一的發(fā)電量被電機(jī)消耗掉。這樣，它的控制能效至關(guān)重要。ST(意法半導(dǎo)體)公司致力于建立高效電機(jī)控制生態(tài)系統(tǒng)，不僅有適用于電機(jī)控制的微處理器MCU、電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC，還提供有免費(fèi)且易于使用的電機(jī)控制軟件算法，協(xié)助電機(jī)控制工程師快速實(shí)現(xiàn)高效的電機(jī)矢量控制方案。

三、P-NUCLEO-IHM001入門

在ST的生態(tài)系統(tǒng)中，為P-NUCLEO-IHM001套件提供了非常豐富的開發(fā)工具，有ST推出的STM32 CUBEMX配置工具可使用圖形化界面完成STM32微處理器的初始化配置工作，有IAR、MDK、GCC-based IDEs等集成IDE。另外ST還提供HAL軟件庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)方便用戶快速實(shí)現(xiàn)軟件功能。

除此之外，ST公司還針對(duì)電機(jī)開發(fā)提供了方便快捷且免費(fèi)的MC 6-STEP LIB軟件庫(kù)，還有基于PC的免費(fèi)MC WORKBENCH軟件，可簡(jiǎn)化電機(jī)控制固件庫(kù)的自定義設(shè)置，幫助用戶設(shè)置不同的電機(jī)。最新算法庫(kù)(v4.2)引入一個(gè)便利的“Motor Profiler”工具，能夠自動(dòng)偵測(cè)電機(jī)參數(shù)，自動(dòng)配置電機(jī)控制算法庫(kù)，做到了一接觸即可進(jìn)行微調(diào)(One-Touch Tuning)的方式。

下面我們分別使用兩種方法來(lái)測(cè)試一下它們的使用，體驗(yàn)一下ST提供的軟件庫(kù)和工具的方便快捷。

1、基于X-CUBE-SPN7測(cè)試

(1)X-CUBE-SPN7軟件包介紹

ST公司提供的X-CUBE-SPN7軟件包是一個(gè)基于STM32Cube擴(kuò)展軟件包，程序采用了ST最新推出的HAL庫(kù)。軟件庫(kù)包含了在STM32運(yùn)行所需的驅(qū)動(dòng)程序、初始化函數(shù)和控制L6230接口等。軟件包采用了HAL庫(kù)，可方便用戶在NUCLEO-F030R8、NUCLEO-F103RB、NUCLEO-F302R8、NUCLEO-F401RE等核心板上遷移而不需要過多的修改程序。軟件包還提供了驅(qū)動(dòng)P-NUCLEO-IHM001套件的例程。

X-CUBE-SPN7軟件包的下載地址：http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/LN1920/PF262647

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圖3-1 X-CUBE-SPN7軟件包下載

所述STM32Cube固件的結(jié)構(gòu)可以分成3個(gè)層，每層之間相互獨(dú)立，層與層之間通過API接口函數(shù)交互，如下所示：

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圖3-2 X-CUBE-SPN7軟件包結(jié)構(gòu)

Level 0：這個(gè)層又分成了3個(gè)子層：

板級(jí)支持包(BSP):這個(gè)層提供了硬件板卡的內(nèi)部組件和外部資源的API接口，包括音頻編解碼器，IO擴(kuò)展器，觸摸屏，SRAM驅(qū)動(dòng)器，LCD驅(qū)動(dòng)器等。這里的組件是相對(duì)于外部電路資源，它們都是STM32微控制器的內(nèi)部硬件資源，可以移植到其他開發(fā)板上。而BSP驅(qū)動(dòng)程序是針對(duì)特定電路板的外設(shè)元件的驅(qū)動(dòng)，比如用戶LED或按鈕，這部分提供的API接口函數(shù)的命名規(guī)則是BSP_FUNCT_Action()，比如：BSP_LED_Init()是開發(fā)板的用戶LED的初始化函數(shù)，BSP_LED_On()是點(diǎn)亮LED的函數(shù)。

硬件抽象層(HAL)：這一層提供了與低一級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序和上層的接口，用戶不需要涉及更多的硬件信息，使用HAL層接口函數(shù)就可以訪問片內(nèi)外設(shè)I2C、SPI和UART等。

Level 1：這一層又被分成2個(gè)子層

中間件組件層：該層包含了USB主機(jī)和設(shè)備庫(kù)、STemWin、FreeRTOS、FATFS、LwIP、PolarSSL庫(kù)等。

基于中間層的實(shí)例：每個(gè)中間件組件帶有一個(gè)或多個(gè)實(shí)例(也稱為應(yīng)用)來(lái)給開發(fā)者參考使用。

Level 2：該層給出了基于中間層的實(shí)時(shí)和圖形工程實(shí)例應(yīng)用。

(2)下面使用IAR軟件和X-CUBE-SPN7軟件包測(cè)試

在這里選擇大家熟悉的IAR作為開發(fā)環(huán)境，基于X-CUBE-SPN7軟件包。完成的功能為，P-NUCLEO-IHM001套件上電后，10秒后自動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，初始速度為2000rpm，運(yùn)行10秒后速度調(diào)整為4000rpm，運(yùn)行10秒后速度調(diào)整為6000rpm，運(yùn)行10秒停止電機(jī)，之后重復(fù)上述過程。

為了快速實(shí)現(xiàn)功能，測(cè)試X-CUBE-SPN7軟件包，我在這里在自帶的實(shí)例工程的基礎(chǔ)上修改完成。

首先將X-CUBE-SPN7軟件包解壓，找到P-NUCLEO-IHM001套件的NUCLEO-F302R8核心板例程，位置在STM32CubeExpansion_SPN7_V1.0.0\Projects\Multi\Examples\MotorControl\EWARM\STM32F302R8-Nucleo這個(gè)位置，如下圖。

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