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[电机控制专用MCU] APM32M3514 电机通用评估板评测：无刷电机运转

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 楼主| meiyaolei 发表于 2025-3-2 18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
APM32M3514, 评估板, 无刷电机, or, MOTO, Motor
本帖最后由 meiyaolei 于 2025-3-2 18:06 编辑

APM32M3514 电机通用评估板评测：无刷电机运转

1.硬件概述
APM32M3514 电机通用评估板是一款基于 APM32M3514 微控制器的开发板，专为电机控制应用设计。它支持多种电机类型，包括无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）。

微控制器：APM32M3514，基于 ARM Cortex-M3 内核，主频高达 120MHz。

电机驱动接口：支持三相无刷电机的驱动，集成 PWM 输出和电流检测。

通信接口：支持 UART、I2C、SPI 等通信协议，便于调试和数据传输。

调试接口：支持 SWD/JTAG 调试，方便开发和故障排查。


2. 测试环境
电机类型：三相无刷直流电机（BLDC）。电机输出接口：
电源：24V DC 电源。
开发环境：Keil MDK 或 IAR Embedded Workbench。
调试工具：ST-Link。


3. 硬件连接
将无刷电机的三相线（U、V、W）连接到评估板的电机驱动接口。
1740909807329.jpg
电机连接示意图：
1740909830463.jpg


连接霍尔传感器到评估板的霍尔信号输入接口。
1740909915000.jpg

连接电源24V DC到评估板的电源输入接口。


1740909940479.jpg


4.软件配置
PWM 更新：
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  1. void PWM_Update(Motor_TypeDef *Motor)
    

  2. {
    

  3.     if(Motor->User.s8Direction != -1)
    

  4.     {
    

  5.         Motor->PWMx.Timer->CC1 = (32768-Motor->Foc.stc_SvpwmPara.u16q15_DutyU)*PWM_PERIOD >> 15;
    

  6.         Motor->PWMx.Timer->CC2 = (32768-Motor->Foc.stc_SvpwmPara.u16q15_DutyV)*PWM_PERIOD >> 15;
    

  7.     }
    

  8.     else
    

  9.     {
    

  10.         Motor->PWMx.Timer->CC1 = (32768-Motor->Foc.stc_SvpwmPara.u16q15_DutyV)*PWM_PERIOD >> 15;
    

  11.         Motor->PWMx.Timer->CC2 = (32768-Motor->Foc.stc_SvpwmPara.u16q15_DutyU)*PWM_PERIOD >> 15;
    

  12.     }
    

  13.     Motor->PWMx.Timer->CC3 = (32768-Motor->Foc.stc_SvpwmPara.u16q15_DutyW)*PWM_PERIOD >> 15;
    

  14. }

初始电机控制：
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  1.     int8_t s8InitError = 0;
    

  2.     Motor->PWMx.Timer             = TMR1;
    

  3.     /*  init function   */
    

  4.     vsp2rpm_init();
    

  5.     id_ramp_init();
    

  6.     iq_transit_ramp_init(&stc_TransitRamp);
    

  7.     spd_ramp_init();
    

  8.     pll_pi_init(&Motor->stc_PiPll);
    

  9.     iq_pi_init(&Motor->stc_IqPi);
    

  10.     id_pi_init(&Motor->stc_IdPi);
    

  11.     spd_pi_init(&Motor->stc_SpdPi);
    

  12.     stall_init(&Motor_type.stc_Stall);
    

  13.     s8InitError = smo_para_init(&Motor_type.stc_SmoPara);
    

  14.     Motor->User.s8Direction = 1;
    

  15.     Motor->User.u16SlowLoopDiv = PWMFREQ / SLOWLOOP_FREQ;         // slow loop counters
    

  16.     Motor->User.bSlowLoopFlag = FALSE;
    

  17.     Motor->User.s16CmdRpm = 0;
    

  18.     Motor->User.s16Vsp = 0;
    

  19.     Motor->User.s16SoftwareSpdCmd = 0;
    


  20. 

  21.     Motor->User.u16PreChargeCnt = 0;
    

  22.     Motor->User.u16PreChargeTime = PRECHARGE_TIME;
    

  23.     Motor->User.u16FaultReleaseTimeCmd = FAULTRELEASE_TIME*SLOWLOOP_FREQ;
    

  24.     Motor->User.u16FreeWheelSpdCmd = FREEWHEEL_SPEED;
    

  25.     Motor->User.u16FreeWheelTimeCmd = FREEWHEEL_TIME*SLOWLOOP_FREQ;
    

  26.     Motor->User.s16q20_SpinSpdInc = 1048576/SPEED_CALIBRATION*SPIN_SPD_INC/SLOWLOOP_FREQ;
    

  27.     Motor->User.s16q20_StartSpdInc = 1048576/SPEED_CALIBRATION*STARTUP_SPD_INC/SLOWLOOP_FREQ;
    

  28.     Motor->User.stc_fault.u16_Fault** = 0;
    

  29.     Motor->User.stc_fault.u16_OcCnt = 0;
    

  30.     Motor->User.stc_fault.u16_OcTime = OC_TIME;
    

  31.     Motor->User.stc_fault.u16_OvCnt = 0;
    

  32.     Motor->User.stc_fault.u16_OvTime = OV_TIME;
    

  33.     Motor->User.stc_fault.u16_UvCnt = 0;
    

  34.     Motor->User.stc_fault.u16_UvTime = UV_TIME;
    

  35.     Motor->User.stc_fault.u16_OsCnt = 0;
    

  36.     Motor->User.stc_fault.u16_OsTime = OS_TIME;
    

  37.     Motor->User.stc_fault.u16_PllErrCnt = 0;
    

  38.     Motor->User.stc_fault.u16_PllErrTime = PLLERR_TIME;
    


  39. 

  40.     Motor->Foc.s16SpdToTheta = SPEED_TO_THETA;
    

  41.     Motor->Foc.s16CmdTheta = 0;
    

  42.     Motor->Foc.s16SpdCmd = 0;
    

  43.     Motor->Foc.s16SpdFilt = 0;
    

  44.     Motor->Foc.s16SpeedRamp = 0;
    

  45.     Motor->Foc.s16q15SpdObs = 0;
    

  46.     Motor->Foc.stc_IdqCmd.s16q15_D = 0;
    

  47.     Motor->Foc.stc_IdqCmd.s16q15_Q = 0;
    

  48.     if(s8InitError !=0)
    

  49.     {
    

  50.         Motor->User.stc_fault.u16_Fault** = INIT_ERROR;
    

  51.     }

速度控制：
复制
  1. static void M1_RunSpinSlow(void)
    

  2. {
    

  3.     Motor_type.Foc.u16q15VdqSqrt = isqrt32((uint32_t)(Motor_type.Foc.stc_Vdq.s16q15_D * Motor_type.Foc.stc_Vdq.s16q15_D + Motor_type.Foc.stc_Vdq.s16q15_Q * Motor_type.Foc.stc_Vdq.s16q15_Q));
    

  4.     Motor_type.Foc.s16SpeedRamp = ramp_s16(Motor_type.Foc.s16SpdCmd,&stc_SpdRamp);
    

  5.     /*  low pass filter for speed, Fc : 200Hz*/
    

  6.     Motor_type.Foc.s16SpdFilt = (Motor_type.Foc.s16SpdFilt*14521 + Motor_type.stc_SmoPara.s16q15SpdObs*18247) >> 15;
    

  7.     /*  pi for speed    */
    

  8.     Motor_type.stc_SpdPi.s16_Error = Motor_type.Foc.s16SpeedRamp - Motor_type.Foc.s16SpdFilt;
    

  9.     anti_pi(&(Motor_type.stc_SpdPi));
    

  10.     /*  set Id/q command    */
    

  11.     Motor_type.Foc.stc_IdqCmd.s16q15_Q = Motor_type.stc_SpdPi.s32_Out;
    

  12.     Motor_type.Foc.stc_IdqCmd.s16q15_D = 0;
    

  13.     
    

  14.     if((abs(Motor_type.Foc.s16SpeedRamp)<Motor_type.User.u16FreeWheelSpdCmd) && (abs(Motor_type.Foc.s16SpdCmd)<Motor_type.User.u16FreeWheelSpdCmd))
    

  15.     {
    

  16.         M1_SwitchRunSpinFreewheel();
    

  17.     }
    

  18. }

电流环：
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  1. void current_ctrl(Motor_TypeDef *Motor)
    

  2. {
    

  3.     clarke(&Motor->Foc.stc_Iuvw, &Motor->Foc.stc_Iab); // Clarke 变换
    

  4.     park(&Motor->Foc.stc_Iab, &Motor->Foc.stc_SinCos, &Motor->Foc.stc_Idq); // Park 变换
    


  5. 

  6.     /* PI 控制器用于 D 轴电流 */
    

  7.     Motor->stc_IdPi.s16_Error = Motor->Foc.stc_IdqCmd.s16q15_D - Motor->Foc.stc_Idq.s16q15_D;
    

  8.     anti_pi(&Motor->stc_IdPi);
    


  9. 

  10.     Motor->Foc.stc_Vdq.s16q15_D = Motor->stc_IdPi.s32_Out;
    


  11. 

  12.     /* 限制 Vq 的最大值 */
    

  13.     uint32_t u32_Temp;
    

  14.     int16_t s16q15Vmax = Motor->Foc.s16Vbus * 18918 >> 15; // Vmax = Vbus / sqrt(3)
    

  15.     u32_Temp = s16q15Vmax * s16q15Vmax
    

  16.                - Motor->Foc.stc_Vdq.s16q15_D * Motor->Foc.stc_Vdq.s16q15_D;
    

  17.     Motor->stc_IqPi.s32_Umax = isqrt32(u32_Temp);
    

  18.     Motor->stc_IqPi.s32_Umin = -Motor->stc_IqPi.s32_Umax;
    


  19. 

  20.     /* PI 控制器用于 Q 轴电流 */
    

  21.     Motor->stc_IqPi.s16_Error = Motor->Foc.stc_IdqCmd.s16q15_Q - Motor->Foc.stc_Idq.s16q15_Q;
    

  22.     anti_pi(&Motor->stc_IqPi);
    


  23. 

  24.     Motor->Foc.stc_Vdq.s16q15_Q = Motor->stc_IqPi.s32_Out;
    


  25. 

  26.     /* 逆 Park 变换 */
    

  27.     inv_park(&Motor->Foc.stc_Vdq, &Motor->Foc.stc_SinCos, &Motor->Foc.stc_Vab);
    

  28. }


主函数：
复制
  1.         //Reads key from demoboard.
    

  2.         NewDIRKey = GPIO_ReadInputBit(GPIOC,GPIO_PIN_13); //PC13 Direction方向按键
    

  3.         if(NewDIRKey == BIT_RESET)
    

  4.         {
    

  5.             /*设定新方向为反转CCW*/
    

  6.             Motor_type.User.s8NewDir = -1;
    

  7.         }
    

  8.         else{
    

  9.             /*设定新方向为正转CW*/
    

  10.             Motor_type.User.s8NewDir = 1;
    

  11.         }
    

  12.         if(Motor_type.User.s8NewDir != Motor_type.User.s8Direction)
    

  13.         {
    

  14.             /*启动转向切换功能*/
    

  15.             Motor_type.User.bDirSwitchEnable = true;
    

  16.         }
    

  17.         
    

  18.         if(Motor_type.User.bSlowLoopFlag)
    

  19.         {
    

  20.             WWDTFeedDog();
    

  21.             /* Slow Loop Statemachine */
    

  22.             s_STATE_SLOW[eM1_MainState]();
    

  23.             Motor_type.User.bSlowLoopFlag =  0;
    

  24.         }
5.电机转动效果
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Ketose 发表于 2025-3-16 16:00 | 显示全部楼层
能否上传一下官方的FOC例程？
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gouguoccc 发表于 2025-3-17 07:50 来自手机 | 显示全部楼层
120MHz的主频不错，能满足大多数电机控制应用场景了。
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雾里闲逛 发表于 2025-3-29 22:00 | 显示全部楼层
这个效果看上去好棒啊！
咱们极海的这款MCU可以实现那种两个电机只有一个小槽的交割的实现啊
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