本帖最后由 北方西门吹雪 于 2022-7-7 15:05 编辑
#申请原创# 1. 下载器的花式选择。最近PowerWriter搞活动，撸了一个PowerLink2，来支持下载。这个是采用了Dap-link,也就是CMSIS-DAP，下载丝滑。
不过，使用lks Flash就只支持Ulink和Jlink，也可以
来来回回试了多种，LKS显然是基于公版ARM内核，所以都是工作很好，所以，就不用再下载器上纠结了，哪一个都阔以的。
2. 测试GPIO的功能，新板初温就要玩点灯。厂家提供了BSP中完整滴提供了各种GPIO的输入和输出控制，这个控制完全是采用了LKS自定义的工具，没有使用CMSIS的内核，但是硬件初始化和应用的过程是完全一致的，和ST的似曾相识。
void GPIO_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
//ÅäÖð´¼ü start£ºP2.11
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; //GPIOÊäÈëģʽ
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIO2, &GPIO_InitStruct);
//ÅäÖð´¼ü stop£ºP2.12
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; //GPIOÊäÈëģʽ
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIO2, &GPIO_InitStruct);
//ÅäÖÃLED1£ºP0.6
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //GPIOÊä³öģʽ
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStruct);
//ÅäÖÃLED2£ºP0.7
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //GPIOÊä³öģʽ
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStruct);
//ÅäÖÃLED3: P0.3
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct); //³õʼ»¯½á¹¹Ìå
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //GPIOÊä³öģʽ
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStruct);
}
int main(void)
{
u8 key = 0;
Hardware_init();
GPIO_LED(ALL_OFF);
while (1)
{
key = GPIO_KEY_Scan(0);
GPIO_ResetBits(GPIO0, GPIO_Pin_15);
switch (key)
{
case start_PRES:
GPIO_LED(ALL_ON);
break;
case stop_PRES:
LED1_OFF;
break;
}
delay(0xFFFF);
}
}
3. 分析范例程序，实现电机旋转自由
3.1 围绕电机控制，属于电机学的核心课程，总体原理是比较复杂的，电机学课程在多数大学课程是可以列入四大杀手的行列的。凌欧比较贴心的给了一个科普包，刺激一下大家的小心脏，重温痛苦不堪的备考过程，还是太暖心了。这里不大展开，总体来说，多数工业或者商业都采用BLDC的三相直流电机驱动，而不是简单采用两相DC电机，就是因为成本低，控制简单。控制原理虽然复杂，但是多年积累，这些IP都已经固化了，凌欧直接给一个已经编译好的lib文件，就是告诉大家不要卷，直接来用就好了。
这样非常适合快速商业开发，节省了太多的时间，这个开发套件其实提供了一个服务包，可以快速实现电机控制，投入快速实用。
3.2 其中先测试FOC无传感器的范例代码，直接就被xxx了，显然这个是其中的NVR定义升级版本了，但是没有及时更新，选择了CMSIS Core也没有解决，这个最好还是等代码更新后再用，应该不是大问题，选择合适的引用库就可以的。耐心一点点就好。
3.3 FOC开环Hall传感器控制运行很顺利，核心的控制逻辑代码都是公开的，
这个逻辑是很多研究结果的总结，所以读代码就能看到老师一遍遍重复的原理，极对数，反电动势，死区等等，
然后连接电机，上电后顺利启动运行成功。
4. 源代码分析和使用配置
4.1 无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDC)是取消了换向电刷，使用一个外部施加的旋转磁场，拖动通常是磁体的转子旋转，带动风扇等旋转设备，用于吸尘器，空气压缩机等旋转设备，是一种运用最广泛的电机。
FOC（field-oriented control）为磁场导向控制，又称为矢量控制（vector control），利用旋转磁场的频率，占空比，电压等来实现转速控制，选装方向控制。这个旋转的磁场可以是各种波形，最简单的就是脉冲方波，简单调整方波的占空比，就能调整能量，但是这样调整不平顺，而且波形不好，文波过高，转换效率不高。模拟正弦波最理想，但是要求控制精准。FOC精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。由于FOC的优势明显，目前已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受瞩目。
FOC按照电机有无传感器来区分，可以分为有感FOC和无感FOC。对于有感FOC，由于电机的传感器能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无感FOC简单，但是对带传感器的电机应用来说，往往对控制性能要求较高。传感器可以使用编码器，这样的精度不高，更多是采用Hall传感器，可以精确快速捕捉UWV三极磁体的相对位置，便于计算出精确的旋转磁场矢量，并可以感应出，过流，过压，超速，堵转等各种复杂的运行状态。
对于无感FOC，控制中需要通过采集电机相电流，计算反向电动势，使用位置估算算法来计算转子位置，无感FOC的控制难度较大，但是它可以避免传感器故障的风险，并且省去了传感器的成本，同时简化了电机与驱动板间的布线。
4.2 控制的过程和逻辑参见某乎，电机（三）——永磁同步电机矢量控制（FOC)
采集和控制的电磁矢量都是三相，分别用UWV标识，作为三相电源用ABC相标识有相似之处，但是完全不同，因为UWV三相电机中任意两相接反就会使磁场旋转方向改变，所以，原则上，任意一相都可以作为A相出现。其中在输出控制是用PWM模拟出正弦波的波形，称为SVPWM，那么需要的输出控制回路是三相全控桥回路，类似下图，这也是LKS功率板核心的功率电路的原理，
中间比较难于理解的是三相到两相的交直轴变换，就是把三相矢量变为2相正交的矢量，这是一个等效可逆的数学变换，
数学变换形如
这个过程中有大量的三角函数变换，非常消耗MCU的计算能力，所以，这部分是用了一个简化的快速计算，使用查表法计算的，实现算出对应的三角函数值，存在下属文件中，在损失一定精度的情况下，获得快速的计算。
获得了d-q平面的交轴电流和直轴电流，最主要的目的是实现PID控制，沃特，无处没有PID，像平衡两轮车，四旋翼无人机的姿态保持，就是典型的PID控制，这个又是一个大大的理论大坑，就跳过，但是，变换为为d-q平面的两维数据，就是为了大大减少PID计算的难度，否则，不会把三相克拉克变换一下成两相，再反过来变回去。
废话这么多，主要是讲，凌欧的MCU必须要保证强大的计算能力，和优化的计算方法，才能完成这个高强度的实时计算能力。
这个也是非常具有难度的事情。对于最终开发者来说，只需要在下面的function_config.h，
#ifndef __FUNCTION_CFG_PARAM_H
#define __FUNCTION_CFG_PARAM_H
#define ROTOR_SPEED_FACTOR_1US (s32)(1048576)
#define ROTOR_SPEED_FACTOR (s32)(ROTOR_SPEED_FACTOR_1US*(1000000/PWM_FREQ))
#define ROTOR_SPEED_FACTOR_PER_UNIT (s16)(MCU_MCLK/PWM_FREQ)
#define ROTOR_FACTOR_REDUCE_PER_UNIT (s16)(ROTOR_SPEED_FACTOR_PER_UNIT)
#define MAX_SPEED_DPP (ROTOR_SPEED_FACTOR/4000)
#define HALL_LEARN_ADDR 0x7800
#define HALL0 2
#define HALL1 6
#define HALL2 4
#define HALL3 5
#define HALL4 1
#define HALL5 3
#define MOTORTYPE0 1
#define HALLTYPE 120
#define VERSION0 0
#define VERSION1 3
#define VERSION2 0
#define VERSION3 1
#define BEMFCOE 0
#define HALL_OFFSET 1600
#if (SPEED_CLOSED_LOOP == 1)
#define NUL1 1
#else
#define NUL1 0
#endif
#define NUL11 0
#define HAND_BASE (20.0/(20+10.0)) /* ת°Ñ·Öѹ±È */
#define HBSPD_BASE (u16)(32767 / 3.6 * 1.1 * HAND_BASE) /* ת°ÑÆô¶¯µçѹ·§Öµ */
#define HBSPD_MAX_EFFECTIVE (u16)(32767 / 3.6 * 3.25 * HAND_BASE) /* ת°Ñ×î´óÓÐЧµçѹ */
#define HBSPD_EFFECTIVE_AMPLITUDE (HBSPD_MAX_EFFECTIVE - HBSPD_BASE) /* ת°ÑÓÐЧADC·ùÖµ */
/* µµÎ»×î´óËÙ¶ÈÕ¼¿Õ±È 32760Ϊµç»úµÄ¶î¶¨×ªËÙ ´óÓÚ32760ºó½øÈëÈõ´ÅÌáËÙ ×î´óµ½34660 */
#define FIRST_GEAR (32000 * 128 / HBSPD_EFFECTIVE_AMPLITUDE + 1) /* Ò»µµËÙ¶È ×î´ó34660 */
#define SECOND_GEAR (32000 * 128 / HBSPD_EFFECTIVE_AMPLITUDE + 1) /* ¶þµµËÙ¶È ×î´ó34660 */
#define THIRD_GEAR (32000 * 128 / HBSPD_EFFECTIVE_AMPLITUDE + 1) /* ÈýµµËÙ¶È ×î´ó34660 */
#define BACK_UP_GEAR (3200 * 128 / HBSPD_EFFECTIVE_AMPLITUDE + 1) /* µ¹³µµµËÙ¶È ×î´ó34660 */
#define HBSPD_LOW (u16)(32767 / 3.6 * 0.3 * HAND_BASE)
#define HBSPD_OVERHIGH (u16)(32767 / 3.6 * 3.95 * HAND_BASE)
#define POWER_UP_STEP_STRONG 12
#define TIME_1S6_BASE ((u16)160)
#define KEYIN_FILTER_TIME 60
#define KEYIN_FILTER_TIME1 -60
#define PHASE_OFFSET_MAX 2000
#define PHASE_OFFSET_MIN -2000
#define ADC_GET_OFFSET_CNT 512
#define TIME_5S_BASE_20MS 250u
#endif /* __CONTROL_PARAM_H */
凌欧的开发环境，其实是一个经过验证的，完整，开源的SDK，这个是和LKS芯片同样重要，甚至是更重要的服务和产品。
4.3 代码实现上述功能
首先是入口程序，简单实现初始化，整个过程没有使用RTOS，是用中断和来实现的，对于验证后的工具，应该比RTOS的时间效率更高，
任务的实现是采用了自定义状态机结合中断组合，实现
中断任务，
在handlebarControl.c文件中实现了各种调速，控制函数，
5 小结
本次评测，收获颇丰，看似简单的电机控制评估板，技术含量十足，更可贵的是凌欧提供的代码，逻辑清晰，而且主要逻辑开放，提供了丰富的二次开发能力，非常适合快速开发。
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楼主
标题置顶
标题高亮
首先感谢您的测评分享，其次感谢您对于我们的基础工程软件框架，程序下载软件（LKSFLASH）的介绍，然后对我们开源有感FOC方案进行介绍和实操；最后讲解无刷直流电机和FOC原理。总结内容精简充实，给您点个赞。
@鸥芯电驱港港 ：请参考这个帖子：https://bbs.21ic.com/icview-3238060-1-1.html
3.2 其中先测试FOC无传感器的范例代码，直接就被xxx了，显然这个是其中的NVR定义升级版本了，但是没w问题：有及时更新，选择了CMSIS Core也没有解决，这个最好还是等代码更新后再用，应该不是大问题，选择合适的引用库就可以的。耐心一点点就好？ 答：这个是器件库升级的原因，现在使用CMSIS内核的CORE。之前的老工程需要根据说明进行更改，后期LKS提供的工程就不会报错。