随着嵌入式技术的发展，STMicroelectronics推出的STM32系列以其性能优越、功能丰富而备受开发者青睐。STM32G431作为一款高性能的Cortex-M4内核微控制器，广泛应用于电机控制、工业自动化等领域。本文将以STM32G431为核心，介绍其在电机控制中的开发方法，并提供完整的代码示例。
一、STM32G431的特性简介STM32G431基于Arm Cortex-M4内核，支持以下功能：
- 高达170 MHz的主频，单周期浮点运算单元（FPU）
- 高精度的12位ADC和16位PWM输出
- 内置硬件支持的正弦波调制（Sine PWM）
- CAN-FD和USB接口，便于工业通信
- 广泛的低功耗模式，适合能源受限的设备
以上特性使其在电机控制应用中表现优异，尤其是矢量控制（FOC）和无刷直流电机（BLDC）应用。
二、开发环境搭建开发STM32G431应用需要以下工具：
- 硬件：
- STM32G431 Nucleo开发板
- 电机驱动板（如ST的X-NUCLEO-IHM08M1）
- 无刷电机和电源
- 软件：
- STM32CubeIDE开发环境
- STM32CubeMX用于外设初始化
- HAL库和ST Motor Control SDK
三、代码实现以下代码以无刷直流电机控制为例，展示如何配置PWM和ADC，实现基本的速度控制。
- #include "main.h"
- // PWM和ADC初始化函数
- void SystemClock_Config(void);
- static void MX_TIM1_Init(void);
- static void MX_ADC1_Init(void);
- TIM_HandleTypeDef htim1;
- ADC_HandleTypeDef hadc1;
- int main(void) {
- HAL_Init();
- SystemClock_Config();
- MX_TIM1_Init();
- MX_ADC1_Init();
- HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
- uint32_t adc_value = 0;
- while (1) {
- HAL_ADC_Start(&hadc1);
- if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1000) == HAL_OK) {
- adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
- }
- // 将ADC值映射到PWM占空比
- __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, adc_value / 16);
- HAL_Delay(10);
- }
- }
- void SystemClock_Config(void) {
- // 配置系统时钟为170 MHz
- RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
- RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
- RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
- RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 8;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
- RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
- HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
- RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
- RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
- RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
- RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
- RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
- HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4);
- }
- static void MX_TIM1_Init(void) {
- TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
- htim1.Instance = TIM1;
- htim1.Init.Prescaler = 0;
- htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
- htim1.Init.Period = 1024;
- htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
- htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
- HAL_TIM_PWM_Init(&htim1);
- sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
- sConfigOC.Pulse = 0;
- sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
- sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
- HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
- }
- static void MX_ADC1_Init(void) {
- ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
- hadc1.Instance = ADC1;
- hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
- hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
- hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
- hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
- hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
- hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
- hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
- hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
- HAL_ADC_Init(&hadc1);
- sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
- sConfig.Rank = 1;
- sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_2CYCLES_5;
- HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
- }
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