【峰岹科技_FU6832L_V3开发板】BLDC电机驱动-单片机/MCU论坛-芯查查

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【峰岹科技_FU6832L_V3开发板】BLDC电机驱动

先了解一下FU6832的相关性能与一些配置，具体如下：

FU6832系列电机驱动专用芯片集成了电机控制引擎（ME）和8051内核，为电机控制提供了高性能的解决方案。这款芯片特别适用于无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）的驱动控制，支持方波、空间矢量脉宽调制（SVPWM）/正弦脉宽调制（SPWM）以及磁场定向控制（FOC）等多种控制策略。

主要特性：

双核并行工作：ME引擎负责电机控制的复杂运算，而8051内核则用于参数配置和日常事务处理，提高了整体性能和响应速度。高速指令执行：8051内核大部分指令周期为1T或2T，保证了快速的数据处理和参数更新。

集成的硬件模块：FOC、MDU、LPF、PI、SVPWM/SPWM等硬件模块可自动完成电机控制的核心运算，简化了软件开发的复杂性。

核心组成：FU6832L芯片集成了电机控制引擎（ME）和8051内核，实现了双核并行工作。 8051内核：大部分指令周期为1T或2T，支持高速的数据处理和参数配置。

ME特性：集成有FOC（磁场定向控制）、MDU（电机驱动单元）、LPF（低通滤波器）、PI（比例积分控制器）、SVPWM/SPWM（空间矢量脉宽调制/正弦脉宽调制）等硬件模块，可自动完成电机FOC/BLDC运算控制。多种通信接口：CRC、SPI、I2C、UART、LIN等通信接口使得芯片能够方便地与其他设备进行数据交换。

内置功能丰富：芯片内部集成了高速运算放大器、比较器、Pre-driver、高速ADC、高速乘/除法器等，为电机控制提供了强大的硬件支持。无感运行FOC驱动：有感启动后，可切换至无感运行状态，降低了对传感器的依赖，提高了系统的可靠性。

有感启动无感运行FOC驱动的使用方法：初始化配置：使用8051内核对芯片进行初始化配置，包括设置通信接口、配置电机参数、选择控制模式等。无感运行：当电机达到稳定运行状态后，可切换至无感运行模式，此时不再依赖传感器提供的位置和速度信息，而是通过ME引擎根据电机的电气参数进行估算和控制。实时调整：在电机运行过程中，8051内核可以根据需要实时调整控制参数，电流、速度、转矩等，以满足不同的应用需求。

以上是对FU6832L_V3开发板的具体介绍，下面开始对BLDC电机驱动详细说明：

1、原理图：

MOS管在BLDC电机驱动电路中的主要作用是作为开关元件，通过控制其通断来驱动电机三相绕组的电流。

通过精确控制MOS管的开关状态，可以实现电机的高效率、高精度驱动。
在选择适用于BLDC电机驱动的MOS管时，需要考虑多个参数，输入电压、输出电压、电源电压范围、静态功耗、动态功耗、频率响应、输入电阻和输出电阻以及电机工作电压等。
这些参数的选择需要根据电机的具体需求和驱动电路的设计来确定。BLDC电机驱动电路通常采用三相全桥结构，其中每一相都包含两个MOS管（一个上桥臂和一个下桥臂）上图所示。
通过控制这三个上桥臂和三个下桥臂的MOS管开关状态，可以实现电机三相绕组的电流控制。

霍尔检测电路接口

保护电路：防止电压超过霍尔传感器的工作电压范围。

上拉电阻（R12/14/15）：确保在没有磁场作用时，霍尔传感器的输出处于确定状态。

限流电阻（R22/19/16）：限制通过霍尔传感器的电流，以保护其免受损坏。

滤波电容（C2/19/17）：滤除噪声和杂散信号，提高测量的准确性和稳定性。

测量电路：接收霍尔电势差并进行放大和测量，最终得到与磁场强度成正比的电压信号。

主控：

BLDC电机FU6832L主控是一款高性能的电机驱动专用芯片，专为BLDC（Brushless Direct Current，无刷直流）电机控制而设计。

代码：

电机控制状态机，电机的状态只能在电机状态控制中切换，禁止在其他地方切换电机状态

void MC_Control(void)

{

// 根据mcState的值来决定执行哪个case

switch (mcState)

{

case mcReady: // 如果当前状态是mcReady

Motor_Ready(); // 执行电机就绪操作

// 如果存在故障源（mcFaultSource不等于FaultNoSource）

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

// 将状态设置为mcFault

mcState = mcFault;

}

// 如果电流偏移标志被设置（OffsetFlag为1），并且控制电源已开启（isCtrlPowOn为true）

// 并且直流母线电压在恢复阈值范围内（mcDcbusFlt在OVER_VOLTAGE_RECOVER和UNDER_VOLTAGE_RECOVER之间）

else if ((mcCurOffset.OffsetFlag == 1) && (isCtrlPowOn == true) &&

(mcFocCtrl.mcDcbusFlt < OVER_VOLTAGE_RECOVER) &&

(mcFocCtrl.mcDcbusFlt > UNDER_VOLTAGE_RECOVER))

{

// 将状态设置为mcInit，并重置电流偏移标志和计数

mcState = mcInit;

mcCurOffset.OffsetFlag = 0;

mcCurOffset.OffsetCount = 0;

}

break; // 结束mcReady的case

case mcInit: // 如果当前状态是mcInit

// 如果存在故障源（mcFaultSource不等于FaultNoSource）

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

// 将状态设置为mcFault

mcState = mcFault;

}

// 如果控制电源已关闭（isCtrlPowOn为false）

else if (isCtrlPowOn == false)

{

// 将状态设置为mcStop

mcState = mcStop;

}

else

{

// 执行电机初始化操作

Motor_Init();

#if (CHARGE_EN == Enable)

mcFocCtrl.State_Count = CHARGE_TIME;

mcState = mcCharge; // 跳入mcCharge状态

#else

#if (TAILWIND_MODE == NoTailWind)

#if (PosCheckEnable == Enable)

mcState = mcPosiCheck;

McStaSet.SetFlag.PosiCheckSetFlag = 0;

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = 0xffff; // 角度赋初值

#elif (ALIGN_MOME != ALIGN_DSIABLE)

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = Align_Angle;

mcState = mcAlign;

mcFocCtrl.State_Count = Align_Time;

#else

mcState = mcStart;

#endif

#else

mcFocCtrl.State_Count = TAILWIND_TIME; //顺逆风判断时间

mcState = mcTailWind;

#endif

}

break;

case mcCharge:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (isCtrlPowOn == false)

{

mcState = mcStop;

}

else

{

Motor_Charge();

if (mcFocCtrl.State_Count == 0)

{

MOE = 0; // 关闭输出

#if (TAILWIND_MODE == NoTailWind)

#if (PosCheckEnable == Enable)

mcState = mcPosiCheck;

McStaSet.SetFlag.PosiCheckSetFlag = 0;

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = 0xffff; // 角度赋初值

#elif (ALIGN_MOME != ALIGN_DSIABLE)

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = Align_Angle;

mcState = mcAlign;

mcFocCtrl.State_Count = Align_Time;

#else

mcState = mcStart;

#endif

#else

mcFocCtrl.State_Count = TAILWIND_TIME; //顺逆风判断时间

mcState = mcTailWind;

#endif

}

break;

#if (TAILWIND_MODE != NoTailWind)

case mcTailWind:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (isCtrlPowOn == false)

{

mcState = mcStop;

}

else

{

if (McStaSet.SetFlag.TailWindSetFlag == 0) //初始化

{

SetBit(DRV_CR , DRVEN); // 计数器使能 0-->Disable 1-->Enable

McStaSet.SetFlag.TailWindSetFlag = 1;

#if (TAILWIND_MODE == RSDMethod)

RSDDetectInit();

#elif (TAILWIND_MODE == BEMFMethod)

BEMFDetectInit();

#endif

}

#if (TAILWIND_MODE == RSDMethod)

if (mcFocCtrl.State_Count > 0) // 顺逆风检测时间结束前判断转速

{

mcState = RSDStartProcess();

}

else // 时间结束还未检测到有效转速则当做静止启动

{

ClrBit(CMP_CR2, CMP0EN); // 关闭比较器

ClrBit(TIM2_CR1, T2CEN); // 0，停止计数；1,使能计数

mcFocCtrl.Start_Mode = STATIC_START;

#if (PosCheckEnable == Enable)

mcState = mcPosiCheck;

McStaSet.SetFlag.PosiCheckSetFlag = 0;

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = 0xffff; // 角度赋初值

#elif (ALIGN_MOME != ALIGN_DSIABLE)

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = Align_Angle;

mcState = mcAlign;

mcFocCtrl.State_Count = Align_Time;

#else

mcState = mcStart;

#endif

}

#elif (TAILWIND_MODE == BEMFMethod)

if (mcFocCtrl.State_Count > 0) // 顺逆风检测时间结束前判断转速

{

mcState = Bemf_Start_Process();

}

else // 时间结束还未检测到有效转速则当做静止启动

{

ClrBit(CMP_CR2, CMP0EN); // 关闭比较器

ClrBit(TIM1_CR0, T1BCEN); // 关闭定时器

mcFocCtrl.Start_Mode = STATIC_START;

#if (PosCheckEnable == Enable)

mcState = mcPosiCheck;

McStaSet.SetFlag.PosiCheckSetFlag = 0;

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = 0xffff; // 角度赋初值

#elif (ALIGN_MOME != ALIGN_DSIABLE)

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = Align_Angle;

mcState = mcAlign;

mcFocCtrl.State_Count = Align_Time;

#else

mcState = mcStart;

#endif

}

#endif

}

break;

#endif

#if (PosCheckEnable == Enable)

case mcPosiCheck:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (isCtrlPowOn == false)

{

mcState = mcStop;

}

else

{

if (mcFocCtrl.State_Count == 0)

{

mcFocCtrl.mcPosCheckAngle = 0;

mcState = mcAlign;

mcFocCtrl.State_Count = Align_Time;

}

break;

#endif

#if (ALIGN_MOME != ALIGN_DSIABLE)

case mcAlign:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (isCtrlPowOn == false)

{

mcState = mcStop;

}

else

{

Motor_Align();

#if (ALIGN_MOME == ALIGN_TEST)

while (1);

#else

if (mcFocCtrl.State_Count == 0)

{

mcState = mcStart;

}

#endif

}

break;

#endif

case mcStart:

if (mcFocCtrl.Start_Mode == TAILWIND_START) // 顺风启动

{

#if (TAILWIND_MODE == BEMFMethod)

mcState = mcRun;

#elif (TAILWIND_MODE == RSDMethod)

mcState = mcRun;

#endif

}

else if (mcFocCtrl.Start_Mode == HEADWIND_START) // 逆风启动

{

if(mcFocCtrl.State_Count > 0) // 逆风启动刹车过程

{

// 配置刹车代码

MC_Break();

}

else

{

mcFocCtrl.State_Count =100; // 顺逆风判断时间

mcState = mcReady; // 刹车结束切回顺逆风检测

}

else // 静止启动

{

Motor_Static_Open();

mcState = mcRun;

}

break;

case mcRun:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (isCtrlPowOn == false)

{

mcState = mcStop;

mcFocCtrl.State_Count = 10; //单位：1ms

}

break;

case mcStop:

// if (mcFaultSource != FaultNoSource)

// {

// mcState = mcFault;

// }

// else

// {

if (( mcFocCtrl.PowerFlt < Motor_Max_Power) || (mcFocCtrl.State_Count == 0))

{

if (StopBrakeFlag == 0)

{

mcState = mcReady;

// MOE = 0;

FOC_CR0 = 0x00;

ClrBit(DRV_CR, FOCEN);

}

else

{

// if (mcFocCtrl.SpeedFlt < Stop_MOTOR_SPEED_RPM)

// {

MOE = 0;

MC_Break(); // 配置刹车代码

mcState = mcBrake;

mcFocCtrl.State_Count = StopWaitTime;

// }

}

// }

break;

case mcBrake:

if (mcFaultSource != FaultNoSource)

{

mcState = mcFault;

}

else if (mcFocCtrl.State_Count == 0)

{

MOE = 0;

ClrBit(DRV_CR, FOCEN);

mcState = mcReady;

}

break;

case mcFault:

if (mcFaultSource == FaultNoSource) //保护清零后关闭输出，软件重新运行

{

mcState = mcReady;

}

else

{

Pdelay_OFF;

ClrBit(DRV_CR, FOCEN); //FOC Disable

MOE = 0;

}

break;

default:

mcState = mcReady;

break;

}

void TailWindSpeedDetect(void)

{

static int16 LatestTheta;

if (mcState == mcTailWind)

{

//顺风检测过程由于FOC内部根据电流估算角度，故直接对FOC_ETHETA进行处理

if (TailWindDetect.MotorTailWindState == NormalTailWind)

{

LatestTheta = FOC__ETHETA;

//旋转方向判断在 <-170度 <10 >-10 >170度三个状态切换的时间

if (LatestTheta < -30946)

{

//计数器未清零或从状态3跳到状态1时清零

if ((TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus == 0) || (TailWindDetect.AngleState == 3))

{

TailWindDetect.SpeedCountTimer = 0;

TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus = 1;

if (TailWindDetect.AngleState == 3)

{

TailWindDetect.ShakeTimes ++; //来回1和3之间抖动，抖动次数加1

}

//<-170度时设置状态为1，并清零SpeedCountTimer在TIM5中计时

TailWindDetect.AngleState = 1;

}

else if ((LatestTheta > -1820) && (LatestTheta < 1820)) //<10 >-10

{

//状态1或状态3切换到状态2时保存当前转速时间至TailWindDetect.SpeedCount[SpeedStoreNum]

if ((TailWindDetect.AngleState == 1) || (TailWindDetect.AngleState == 3))

{

//计算当前转速，RPM

TailWindDetect.SpeedCountTimer += 1;//防止为0

DivQ_L_MDU(((TailWindDetect.TempThailWindSpeedBase) >> 16), TailWindDetect.TempThailWindSpeedBase, TailWindDetect.SpeedCountTimer, TailWindDetect.TailWindSpeed);

TailWindDetect.SpeedStoreNum ++;

//用于SpeedCountTimer清零

if (TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus == 1)

{

TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus = 0;

}

//有1状态切换到2状态说明角度递增旋转方向为CW，3->2则为CCW

if (TailWindDetect.AngleState == 1)

{

TailWindDetect.MotorDir = CW;

}

else if (TailWindDetect.AngleState == 3)

{

TailWindDetect.MotorDir = CCW;

}

TailWindDetect.ShakeTimes = 0;//清除来回抖动的计数

}

TailWindDetect.AngleState = 2;

}

//>170度时

else if (LatestTheta > 30946)

{

//计数器未清零或从状态1跳到状态3时清零

if ((TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus == 0) || (TailWindDetect.AngleState == 1))

{

TailWindDetect.SpeedCountTimer = 0;

TailWindDetect.SpeedTimerClearStatus = 1;

if (TailWindDetect.AngleState == 1)

{

TailWindDetect.ShakeTimes ++; //来回1和3之间抖动

}

TailWindDetect.AngleState = 3;

}

主函数：

uint32 PowerUpCnt = 0;

/* ----- 上电空指令延时等待系统稳定 ----- */

for (PowerUpCnt = 0; PowerUpCnt < SystemPowerUpTime; PowerUpCnt++);

/* ----- 部分变量初始化 ----- */

SoftwareInit();

/* ----- 硬件初始化，配置MCU外设 ----- */

HardwareInit();

/* ----- 等待硬件初始化稳定 ----- */

for (PowerUpCnt = 0; PowerUpCnt < SystemPowerUpTime; PowerUpCnt++);

// #if (DBG_MODE != DBG_DISABLE) // 调试小工具

// /* -----debug配置(SPI调试)，量产程序可以删除----- */

// DebugSet();

// #endif

// SetReg(CMP_CR3, DBGSEL1 | DBGSEL0, DBGSEL1); // ADC trig

while (1)

{

/* -----获取电流采样偏置电压----- */

if (!mcCurOffset.OffsetFlag)

{

GetCurrentOffset();

}

else

{

/* -----电机控制状态机----- */

MC_Control();

mcFocCtrl.mcUqvlue = FOC__UQ;

mcFocCtrl.mcUdvlue = FOC__UD;

if (g_1mTick)

{

TickCycle_1ms();

g_1mTick = 0;

}

视频：

实际波形：

开发板测评

版块：单片机/MCU论坛

2024/06/03 10:06

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