基于STM32無刷直流電機全套設計方案(源碼+電路等資料)

ID:340339 · 發表于 2018-9-29 11:38

STM32 BLDC開發板

提供原理圖和相應的原代碼，源代碼是基于免費開源CoOS(UCOS類似)操作系統上寫的，在學習無刷電機的控制同時還能學習到操作系統的知識。同時提供用Matlab的GUI編寫的串口接收程序和開源的代碼，實時接收速度和電流信息，便于PID測試，并且有CAN(TJA1050)接口。同時自己可以進行修改學習Matlab的GUI編程。

電路原理圖如下：

STM32F103RB處理器時鐘72M Flash 64K RAM 20K
MOSFET SUD35N05-26L 55V 35A Rds=0.02

3. MOSFET驅動 IR2101S

輸入開發板電源

電源 10到20V

最大電流 20A

無刷電機

額定電壓12V

額定電流 2.26A

額定轉速 13027RPM

無刷電機接口：

黃色線: Vcc +5V

灰色: GND

棕色:霍爾S1

藍色:霍爾S2

橙色:霍爾S3

紅色:A相

黑色:B相

綠色:C相

開發板配置：

1.無刷電機驅動

2.串口通信接口

3.CAN通信接口

4.有AD接口能檢測電壓和電流

5.兩個按鍵和一個復位鍵

6.一個LED

7.JLINK調試接口

開發板配件：

交流220V轉直流12V 6A電源　　單買價格是40

帶霍爾無刷電機 12V 2.26A 單買價格是 50

STM32無刷電機驅動板單買價格是180

軟件資料：

有無刷電機轉速調節的PID程序(基于免費開源CoOS操作系統)

自己做的Matlab GUI串口PID調試程序(開源，自己可以改進)

自己以前做的STM32程序

開發板

無刷電機

無刷電機的PID調節圖

單片機源程序如下:

#include "includes.h"
/********************CoOS變量**********************/
#define TASK_STK_SIZE 128
#define TASK0_PRIO 2
#define TASK1_PRIO 3
#define TASK2_PRIO 4
#define TASK3_PRIO 5
OS_STK STK_TASK0[TASK_STK_SIZE];
OS_STK STK_TASK1[TASK_STK_SIZE];
OS_STK STK_TASK2[TASK_STK_SIZE];
OS_STK STK_TASK3[TASK_STK_SIZE];
void TASK0(void *param);
void TASK1(void *param);
void TASK2(void *param);
void TASK3(void *param);
/*************************************************/
/*********************一般變量********************/
extern uint32_t Speed_count;
uint8_t USART_Flag = 0;
/*************************************************/
int main(void)
{
/* 片內外設初始化 */
Periph_Init();
/* 操作系統初始化 */
CoInitOS();
CoCreateTask( TASK0, (void*)0, TASK0_PRIO, &STK_TASK0[TASK_STK_SIZE - 1], TASK_STK_SIZE);
CoCreateTask( TASK1, (void*)0, TASK1_PRIO, &STK_TASK1[TASK_STK_SIZE - 1], TASK_STK_SIZE);
CoCreateTask( TASK2, (void*)0, TASK2_PRIO, &STK_TASK2[TASK_STK_SIZE - 1], TASK_STK_SIZE);
CoCreateTask( TASK3, (void*)0, TASK3_PRIO, &STK_TASK3[TASK_STK_SIZE - 1], TASK_STK_SIZE);
CoStartOS();
while(1);
}
void TASK0(void *param)
{
uint8_t start_flag=0;
uint8_t sw_state = 1;
KEY_Init();
Speed_PIDInit();
for(;;)
{
//SW__Read()=1 Direction = SET
if(SW__Read()^sw_state)
{
if(start_flag)
{
BLDC_Stop();
}
sw_state = SW__Read();
if(sw_state)
{
Direction = SET;
}
else
{
Direction = RESET;
}
if(start_flag)
{
BLDC_Start();
}
}
if(KEY_Read(KEY1))
{
CoTickDelay(5);
if(KEY_Read(KEY1))
{
BLDC_Start();
start_flag = 1;
}
}
if(KEY_Read(KEY2))
{
CoTickDelay(5);
if(KEY_Read(KEY2))
{
BLDC_Stop();
start_flag = 0;
}
}
CoTickDelay(10);
}
}
void TASK1(void *param)
{
uint16_t adc_value= 0;
uint8_t i = 0;
for(;;)
{
adc_value= 0;
for(i=0;i<4;i++)
{
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); /* 使能轉換開始 */
while(ADC_GetSoftwareStartConvStatus(ADC1));
adc_value += ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
ADC_Speed = adc_value/4;
CoTickDelay(10);
}
}
void TASK2(void *param)
{
uint16_t data;
for(;;)
{
if(USART_Flag)
{
data = 1000000/(6*Speed_count);
USART_SendData( USART2, data);
USART_Flag = 0;
}
CoTickDelay(1);
}
}
void TASK3(void *param)
{
LED_Off();
for(;;)
{
LED_On();
CoTickDelay(200);
LED_Off();
CoTickDelay(200);
}
}

復制代碼

#include "includes.h"
/**********常量定義**********/
#define IDLE 0
#define START 1
#define RUN 2
#define STOP 3
#define FAULT 4
#define HIGH 1480
#define LOW 3
/*********全局變量***********/
u8 state; //主狀態
FlagStatus Direction = SET;//初始化后為正轉
uint8_t stalling_count = 0; //堵轉計數器
void Delay_us(uint8_t t);
/**********************************************************************
* Description : 對定時器1和定時器3的GPIO定義
* Input : None
* Output : None
* Return : None
* Attention : None
**********************************************************************/
void BLDC_GPIOConfig(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10; //TIM1輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;//TIM1輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; //TIM3的霍爾輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //TIM3的霍爾輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //TIM1_BKIN
// GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
// GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
/**********************************************************************
* Description : None
* Input : None
* Output : None
* Return : None
* Attention : None
**********************************************************************/
void BLDC_TIM1Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //基本結構體變量定義
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //輸出結構體變量定義
TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure; //死區剎車結構體變量定義
TIM_DeInit(TIM1);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 2; //TIM基本初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned2;//中央對齊計數模式,輸出比較標志位只有在比較器向上計算被設置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1500 - 1; //PWM 16K
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //TIM輸出通道初始化
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =1200;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;//TIM_OCIdleState_Set;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
TIM_OC1Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =1200;
TIM_OC2Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =1200;
TIM_OC3Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //TIM輸出通道4初始化，用來觸發AD注入采樣
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =1495;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC4Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable; //死區剎車初始化
TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 100;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable; //如打開，開機無輸出且狀態紊亂？？？？
TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_Low ;
TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Disable;
TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRInitStructure);
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable); //使能捕獲比較寄存器預裝載（通道1）
TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable); //使能捕獲比較寄存器預裝載（通道2）
TIM_OC3PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable); //使能捕獲比較寄存器預裝載（通道3）
TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_ITR2); //輸入觸發源選擇TIM3
//TIM_SelectSlaveMode(TIM1, TIM_SlaveMode_Trigger);//從模式選擇觸發
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);
// TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Break|TIM_IT_COM);
// TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_Break | TIM_IT_COM ,ENABLE);
TIM_ClearITPendingBit( TIM1, TIM_IT_COM);
TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_COM ,ENABLE);
TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);
}
/**********************************************************************
* Description : None
* Input : None
* Output : None
* Return : None
* Attention : None
**********************************************************************/
void BLDC_TIM3Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; //基本結構體變量定義
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; //定義結構體變量
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; //輸出結構體變量定義
TIM_DeInit(TIM3);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; //TIM基本初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =65535;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //選擇通道1
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //輸入上升沿捕獲
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_TRC; //配置通道為輸入，并映射到哪里
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //輸入捕獲預分頻值
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10; //輸入濾波器帶寬設置
TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure); //輸入通道配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //TIM輸出通道初始化
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =1023;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing; //TIM輸出通道初始化
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =65535;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
TIM_SelectHallSensor(TIM3,ENABLE); //使能TIMx的霍爾傳感器接口
TIM_SelectInputTrigger(TIM3, TIM_TS_TI1F_ED); //輸入觸發源選擇
TIM_SelectSlaveMode(TIM3, TIM_SlaveMode_Reset); //從模式選擇
TIM_SelectMasterSlaveMode(TIM3, TIM_MasterSlaveMode_Enable);//主從模式選擇
TIM_SelectOutputTrigger(TIM3, TIM_TRGOSource_OC2Ref); //選擇輸出觸發模式(TRGO端)
TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Trigger|TIM_IT_CC4, ENABLE); //開定時器中斷
//TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
}
/**********************************************************************
* Description : None
* Input : None
* Output : None
* Return : None
* Attention : None
**********************************************************************/
void huanxiang(void)
{
u8 Hall_data = 0;
Hall_data=(u8)((GPIOA->IDR&0x000000c0)>>6); //讀轉子位置
Hall_data|=(u8)((GPIOB->IDR&0x00000001)<<2);
if(Direction)
{ //正轉
switch(Hall_data) //根據轉子位置，決定CCER輸出相位和轉子字偏移量
{
case 0x05:{
TIM1->CCER=0x3081; //1,4
};break;
case 0x04:{
TIM1->CCER=0x3180; //4,5
};break;
case 0x06:{
TIM1->CCER=0x3108; //2,5
};break;
case 0x02:{
TIM1->CCER=0x3018; //2,3
};break;
case 0x03:{
TIM1->CCER=0x3810; //3,6
};break;
case 0x01:{
TIM1->CCER=0x3801; //1,6
};break;
default:break;
}
}
else
{ //反轉
switch(Hall_data) //根據轉子位置，決定CCER輸出相位和轉子字偏移量
{
case 0x05:{
TIM1->CCER=0x3018; //2 3
};break;
case 0x04:{
TIM1->CCER=0x3810; //3 6
};break;
case 0x06:{
TIM1->CCER=0x3801; //1 6
};break;
case 0x02:{
TIM1->CCER=0x3081; //1 4
};break;
case 0x03:{
TIM1->CCER=0x3180; //4 5
};break;
case 0x01:{
TIM1->CCER=0x3108; //2 5
};break;
default:break;
}
}
}
/**************啟動******************/
void BLDC_Start(void)
{
TIM1->SMCR|=0x0006; //開TIM1的輸入觸發
TIM1->DIER=0x0040; //開TIM1的觸發中斷
huanxiang(); //調用換向函數，啟動
TIM3->CR1|=0x0001; //開TIM3
TIM3->DIER|=0x0050; //開TIM3中斷
}
void BLDC_Stop(void)
{
TIM1->SMCR&=0xfff8; //關閉TIM1的輸入觸發
TIM1->CCER=0; //關閉TIM1的六路輸出
Delay_us(40); //延時（加死區）
TIM1->CCER=0x0ccc; //打開三路下管，進行能耗制動
while(stalling_count<1); //等待電機停止（TIM3連續溢出10次，即認為電機已停轉）
TIM1->CCER=0; //關閉TIM1的六路輸出，關剎車
TIM3->CR1&=0xfffe; //關閉TIM3
TIM3->CNT=0; //清TIM3的計數器
TIM3->DIER&=0xffaf; //關TIM3中斷
}
void Delay_us(uint8_t t)
{
while(t--)
{
}
}
/**************停止******************/
/*void stop(void)
{
TIM1->SMCR&=0xfff8; //關閉TIM1的輸入觸發
TIM1->CCER=0; //關閉TIM1的六路輸出
Delay(20); //延時（加死區）
TIM1->CCER=0x0ccc; //打開三路下管，進行能耗制動
while(duzhuan_value<1); //等待電機停止（TIM3連續溢出10次，即認為電機已停轉）
TIM1->CCER=0; //關閉TIM1的六路輸出，關剎車
TIM3->CR1&=0xfffe; //關閉TIM3
TIM3->CNT=0; //清TIM3的計數器
TIM3->DIER&=0xffaf; //關TIM3中斷
data_reset(); //復位運行參數
}*/

復制代碼

所有資料51hei提供下載:

BLDC.rar (2.73 MB, 下載次數: 1620)

相關技術文檔及其他.zip (12.86 MB, 下載次數: 1210)

ID:407471 · 發表于 2018-10-15 13:40

學習，請問有無32F303的無刷雙電機的開發板及學習資料？謝謝！

ID:231150 · 發表于 2018-11-21 00:34

woca，牛了我的哥，學習了！

ID:379212 · 發表于 2018-11-21 10:25

先收藏了，評分不夠

ID:446351 · 發表于 2018-12-14 15:10

你好，請問一下，無刷直流電機，是怎么調速，跟pid的，不是一個脈沖一個一步嗎？pid怎么應用。

ID:446351 · 發表于 2018-12-14 16:42

能請教一下您這邊，無刷直流電機驅動原理嗎？

ID:436417 · 發表于 2018-12-19 16:20

很好的資料幫了大忙了

ID:456740 · 發表于 2018-12-27 19:53

學習，積分不夠，先收藏

ID:456814 · 發表于 2018-12-27 21:17

前輩你好，我想請問基于快速模型的直流電機調速，這個快速模型就是建模是嗎？

ID:272408 · 發表于 2019-1-3 10:22

正需要，謝了

ID:433680 · 發表于 2019-1-3 13:42

感謝樓主分享的好資料

ID:216270 · 發表于 2019-1-9 10:57

在網上搜了半天，原來原文在這里

ID:301458 · 發表于 2019-1-14 09:30

資料非常的完善，值得學習

ID:479575 · 發表于 2019-2-26 16:09

分數不夠！攢足積分再來！

ID:323938 · 發表于 2019-2-28 08:01

積分不夠

ID:13282 · 發表于 2019-3-1 13:46

非常不錯的學習資料，感謝分享!

ID:430061 · 發表于 2019-3-2 17:37

圍觀學習

ID:407053 · 發表于 2019-3-3 20:57

很有用，可以學習學習，謝謝啦。。。

ID:338183 · 發表于 2019-3-4 17:34

學習學習，謝謝啦

ID:484880 · 發表于 2019-3-5 15:13

參考一下

ID:114583 · 發表于 2019-3-22 12:00

謝謝樓主

ID:170685 · 發表于 2019-3-23 09:32

學習學習，謝謝

ID:480096 · 發表于 2019-3-24 23:07

學習了，才學習電機，還有很多不懂的地方啊。

ID:512371 · 發表于 2019-4-15 09:33

一直想學習無刷電機，終于找到了

ID:517095 · 發表于 2019-4-23 23:34

必須贊一個啊

ID:340339 · 發表于 2019-4-28 11:41

dlb777 發表于 2018-12-14 15:10
你好，請問一下，無刷直流電機，是怎么調速，跟pid的，不是一個脈沖一個一步嗎？pid怎么應用。

你說的一個脈沖一步是步進電機的運行方式，無刷主要是調節占空比來實現調速的，PID主要是一個反饋機制，實現誤差控制

ID:144963 · 發表于 2019-4-29 19:47

學習了代碼不是一般的多慢慢學

ID:525089 · 發表于 2019-4-30 13:58

不錯的資料，學習一下

ID:526555 · 發表于 2019-5-3 17:52

學習了！

ID:521452 · 發表于 2019-5-15 17:49

不錯，分享給大家

ID:297132 · 發表于 2019-6-5 14:30

收到，學習中！！！

ID:556914 · 發表于 2019-6-6 23:35

好東西，先頂

ID:554814 · 發表于 2019-6-10 11:32

學習學習，謝謝啦

ID:559395 · 發表于 2019-6-10 21:40

厲害了先馬

ID:9973 · 發表于 2019-6-11 17:04

學習學習了

ID:564167 · 發表于 2019-6-17 09:11

樓主好人~

ID:54990 · 發表于 2019-7-2 15:44

好資源，來支持一下

ID:449880 · 發表于 2019-7-5 15:19

好資源，來支持一下

ID:72000 · 發表于 2019-7-5 22:10

學習，積分不夠

ID:557436 · 發表于 2019-7-19 15:06

下載下來好好學習一下，謝謝分享

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