STM32_FOC_3_标定零电角度对应的编码器读数_spi stm32 foc

1. 整体流程

1、令iq = 0， id = 合适值，假设电角度θ = 0

2、park逆变换求得iα和iβ

3、确定扇区

4、计算中间变量 X Y Z

5、根据扇区和中间变量得到 t_1st 和 t_2nd

6、当t_1st + t_2nd > Ts 进行 过调制处理。

7、根据扇区和t_1st 和 t_2st，得到Tcm1 Tcm2 Tcm3

8、根据Tcm1 Tcm2 Tcm3设置PWM对应三个通道的比较值

说白了，就是要实现电流环的固定输入的开环控制。

2. STM32CubeMx对PWM需要的配置

参考链接：STM32用cube配置PWM波输出，HAL库PWM_Drive World的博客-CSDN博客_hal库pwm

复习一下定时器挂再哪个APB上：STM32使用定时器实现＜获取代码块运算时间＞的功能heqiunong的博客-CSDN博客

我们用 TIM1和TIM8做电机的控制， 他们都挂在APB2上，也就是主频168MHz

另外，看下电路原理图

电机1 连的是 PC6 PC7 PC8、电机2 连的是 PA8 PA9 PA10， 因此先用钉子定一手

后续就用TIM1为例，继续讲解。也就是说TIM1的通道1 通道2 通道3 分别对应 电机的三相输入电压。继续看其他的配置，首先看下TIM1总体Mode的配置

 

 然后看看具体参数的配置

参考链接：STM32定时器三种中心对齐计数模式简介_茶话MCU的博客-CSDN博客

关于Counter Mode 有 Up / Down / Center Aligned mode 1、2、3

Center Aligned mode和Up还有Down的主要区别是：STM32的通用定时器和高级定时器除了支持单向的向上或向下计数模式外，还支持中心对齐计数模式，即一个计数周期内分别由向上计数和向下计数两个过程组成。讲更细一点，假设你的ARR寄存器设置为500， 你的计数器寄存器CNT会从0 -> 500,然后再从500 ->0。 假设比较寄存器CCR=400，当计数器寄存器向上计数到400时， PWM输出通道会发生一次电平翻转，当计数器寄存器从500向下计数时，再一次计数到400时，PWM输出通道又会发生一次电平翻转。

在我的理解中，如果默认时低电平， 那么输出波形就是长这样。

 如果默认时是高电平，那么输出波形应该就是长这样

那默认的电平到底是高电平还得低电平呢？ 一探究竟。

手册上讲了，计数器和捕获/比较寄存器比较之后，会输出一个OC1REF

可以看到， 输出的时候有两个互补的输出 TIMx_CH1和TIMx_CH1N，继续看这里可能看不出来啥了，看一下Cube上的配置，发现通道可以配置 极性（CH Polarity）和 空闲状态（CH Idle State）

CSDN有好兄弟做了充分的实验专门讲这个：STM32Cube的PWM控制基础篇（三）定时器的PWM设置详解ASWaterbenben的博客-CSDN博客pwm空闲状态，让我们忘掉手册上讲的，就看这个就可以了，非常感谢作者的分享。

说白了， 主要看→ “CH Polarity”，如果 CH Polarity = High， 我们PWM的输出就是，平时是低电平，发生第一次翻转的后变成高电平。（如果是中心对称模式）发生第二次翻转后变成低电平。CH Idle State是说PWM不输出的时候默认的电平，这个其实不太重要。

下面说一下Center Aligned mode 1、2、3是个mode之间的区别

 

箭头表示事件标志

这里CCR=4，ARR=8。当选择中心对齐计数模式1时，只在向下计数过程中发生匹配动作时才置位比较事件标志CC4IF; 当选择中心对齐计数模式2时，只在向上计数过程中发生匹配动作时才置位比较事件标志CC4IF; 当选择中心对齐计数模式3时，在向上/向下计数过程中发生匹配动作时都会置位比较事件标志CC4IF。当然，比较事件标志被置位时可以触发中断或DMA请求。

再看看PWM的其他配置

 这些都没管，那配置就剩下

这个配置的理解前面也提到了，网上的兄弟讲得很到位了：STM32Cube的PWM控制基础篇（三）定时器的PWM设置详解ASWaterbenben的博客-CSDN博客pwm空闲状态

PWM mode1 和 PWM mode2 是互补波形。

Pulse是用于配置初始的脉冲宽度。 占空比=（Pulse/自动重载值）*100%

Fast Mode网上的兄弟也没搞清楚。

If CH Polarity = High， 我们PWM的输出就是，平时是低电平，发生第一次翻转的后变成高电平。（如果是中心对称模式）发生第二次翻转后变成低电平。

CH Idle State是说PWM不输出的时候默认的电平，这个其实不太重要

那么PWM的配置就这样了。

3. STM32工程里面需要做哪些工作

首先工程里面需要打开一下 PWM，代码如下

    HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_3);

另外，电机芯片（L6230Q），有几个引脚需要使能， STM32_MOTOR_EN1和STM32_MOTOR_DIAGEN1

电机2：STM32_MOTOR_EN2和STM32_MOTOR_DIAGEN2

 

 PA4 PA5 PA11 PA12配置成输出模式， 这些引脚拉高就是Enable电机， 拉低就是Disable电机。

配置完啦，就可以上代码啦

// motor/motor.c
#include "motor.h"
 
void motor_stop(void){
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
}
 
void motor_start(void){
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
}
 
// motor/motor.h
#ifndef __USERPROGRAM_MOTOR_H
#define __USERPROGRAM_MOTOR_H
 
#include "gpio.h"
#include "stm32f405xx.h"
 
void motor_stop(void);
void motor_start(void);
 
#endif
 
// control/current.c
#include "current.h"
 
#include "arm_math.h"
 
float iq = 0.0f;
float id = 0.0f;
 
float theta			= 0.0f;
float sin_theta = 0.0f;
float cos_theta = 0.0f;
 
float V_Alpha		= 0.0f;
float V_Beta		= 0.0f;	
 
float SectorJudgmentFactor1 = 0.0;
float SectorJudgmentFactor2 = 0.0;
 
int	  SectorNum = 0;
 
float MiddleTerm_X = 0.0f;
float MiddleTerm_Y = 0.0f;
float MiddleTerm_Z = 0.0f;
 
float t_first = 0.0f;
float t_second = 0.0f;
float t_firstaddsecond = 0.0f;
float t_a = 0.0f;
float t_b = 0.0f;
float t_c = 0.0f;
 
float t_cm1 = 0.0f;
float t_cm2 = 0.0f;
float t_cm3 = 0.0f;
 
uint16_t	TIM1_CH1_CMP_VAL = 0,
			TIM1_CH2_CMP_VAL = 0,
			TIM1_CH3_CMP_VAL = 0; // 重新装载到比较寄存器的值
				 
void Get_EncoderOffset_Of_Zero_Electric_Angle_Method_1(void){
	
    float TempVar1 = 0.0f;
	float TempVar2 = 0.0f;
 
	id = 1;
	
	theta			= 0.0f; 
	sin_theta = arm_sin_f32(theta);
	cos_theta = arm_cos_f32(theta);
	
	
	// Anti-Park	
	V_Alpha	= (id*cos_theta - iq*sin_theta);
  	V_Beta	= (id*sin_theta + iq*cos_theta);	
	
	// 确定扇区
	TempVar1 = V_Alpha * 0.86602540378444f;
	TempVar2 = V_Beta * 0.5f;
	
	SectorJudgmentFactor1 =   TempVar1 - TempVar2;
	SectorJudgmentFactor2 = - TempVar1 - TempVar2;
	
	SectorNum = 0;
	if( V_Beta >= 0)
		SectorNum = SectorNum + 1;
	if( SectorJudgmentFactor1 >= 0 )
		SectorNum = SectorNum + 2;
	if( SectorJudgmentFactor2 >= 0 )
		SectorNum = SectorNum + 4;
	
	// 计算中间变量X Y Z
	MiddleTerm_X = V_Beta;
	MiddleTerm_Y = TempVar1 + TempVar2;
	MiddleTerm_Z = -TempVar1 + TempVar2;
	
	// ? where is √3*Ts/Vdc ?
	
	// 作用时间计算
	switch(SectorNum){
		case 0:
			t_cm1	= 0;
			t_cm2 = 0;
			t_cm3 = 0;
			break;
		case 1:   /*Sector 1: t_1st = Z		and t_2nd = Y		(Tcm1/2/3 ---> Tb,Ta,Tc)*/
			t_first		= MiddleTerm_Z;
			t_second	= MiddleTerm_Y;
			
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}
			
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			
			t_cm1	= t_b;
			t_cm2 = t_a;
			t_cm3 = t_c;
			break;
		case 2:   /*Sector 2: t_1st = Y		and t_2nd = -X	(Tcm1/2/3 ---> Ta,Tc,Tb)*/
			t_first		= MiddleTerm_Y;
			t_second	= -MiddleTerm_X;
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}		
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			t_cm1	= t_a;
			t_cm2 = t_c;
			t_cm3 = t_b;		
			break;
		case 3:   /*Sector 3: t_1st = -Z	and t_2nd = X		(Tcm1/2/3 ---> Ta,Tb,Tc)*/
			t_first		= -MiddleTerm_Z;
			t_second	= MiddleTerm_X;
		
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}
			
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			t_cm1	= t_a;
			t_cm2 = t_b;
			t_cm3 = t_c;		
			break;
		case 4:   /*Sector 4: t_1st = -X	and t_2nd = Z		(Tcm1/2/3 ---> Tc,Tb,Ta)*/
			t_first		= -MiddleTerm_X;
			t_second	= MiddleTerm_Z;
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}		
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			t_cm1	= t_c;
			t_cm2 = t_b;
			t_cm3 = t_a;		
			break;
    case 5:   /*Sector 5: t_1st = X		and t_2nd = -Y	(Tcm1/2/3 ---> Tc,Ta,Tb)*/
			t_first		= MiddleTerm_X;
			t_second	= -MiddleTerm_Y;
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}		
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			t_cm1	= t_c;
			t_cm2 = t_a;
			t_cm3 = t_b;				
			break;
    case 6:   /*Sector 6: t_1st = -Y	and t_2nd = -Z	(Tcm1/2/3 ---> Tb,Tc,Ta)*/
			t_first		= -MiddleTerm_Y;
			t_second	= -MiddleTerm_Z;
			//	过调制处理
			if(t_first + t_second > 1){
				t_firstaddsecond = t_first + t_second;
				t_first		= t_first		/ t_firstaddsecond;
				t_second	= t_second	/ t_firstaddsecond;  
			}		
			t_a = (1 - t_first - t_second)*0.5f;		// ? why not (Ts - t_first - t_second) / 4 
			t_b = t_a + t_first;
			t_c = t_b + t_second;
			t_cm1	= t_b;
			t_cm2 = t_c;
			t_cm3 = t_a;				
			break;
		
		default:
			break;
	}
	
	TIM1_CH1_CMP_VAL = (uint16_t)((t_cm1)*500.0f);
	TIM1_CH2_CMP_VAL = (uint16_t)((t_cm2)*500.0f);
	TIM1_CH3_CMP_VAL = (uint16_t)((t_cm3)*500.0f);		
 
	TIM1->CCR1 = TIM1_CH1_CMP_VAL;
	TIM1->CCR2 = TIM1_CH2_CMP_VAL;
	TIM1->CCR3 = TIM1_CH3_CMP_VAL;		 	
	
	
}
 
 
 
// control/current.h
#ifndef __USERPROGRAM_CURRENT_H
#define __USERPROGRAM_CURRENT_H
 
#include "stm32f405xx.h"
#include "tim.h"
 
void Get_EncoderOffset_Of_Zero_Electric_Angle_Method_1(void);
 
#endif
 
 
 
 
// main.c
// 部分代码
 /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_SPI1_Init();
  MX_SPI2_Init();
  MX_SPI3_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_ADC2_Init();
  MX_TIM1_Init();
  MX_TIM8_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
	userinit();
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE); 	// 使能串口空闲中断
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, AngelaRxBuffer,16);			// 启串口DMA接收
	
	// 两轴电机对应的PWM使能
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);		// ★★★ ← 重点看这里
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_1);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_2);
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim8,TIM_CHANNEL_3);
	
	// HAL_UART_Receive_IT(&huart1,value,16);
  
  /* USER CODE END 2 */

一些理解性的东西：

1、比较/捕获 CCR寄存器的值，并不是越大占空比就越大，而是越小占空比越到

2、 令iq=1，id=1，θ=0的方法。与直接A相电压输入高电平，B相和C相电压输入低电平的方法，是等价的。

3、关于频率的问题， 168MHz主频的TIM1和TIM8，经过2分频后，变成了84MHz，如果ARR计数周期设置为500的话，计数是中心对齐模式1，0 → 500 → 0。也就是完成一次PWM操作的频率为 84MHz/1000 = 84kHz。但电流环控制频率不必达到 84kHz， 比如你10k的执行频率， 那么就是说，可能会有8个周期，你的PWM输出是一样的，这很容易理解。

4、这种方法电机会发烫，有点废手，读完编码器数据抓紧断电，各位兄弟