【电机控制】基于STC8H1K28的六步换向——方波驱动（软件篇）
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前言
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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
一、main.c
void main(void)
{
GPIO_Init(); //IO初始化
Uart1_Init(); //串口初始化
PWMA_config(); //PWMA初始化
ADC_config(); //ADC初始化
CMP_config(); //比较器初始化
Timer0_config(); // Timer0初始化函数 4ms定时器，用于事件处理
Timer3_Config(); // Timer3初始化函数 1ms定时器，用于换向时间计算
Timer4_Config(); // Timer4初始化函数 4us定时器，用于计算六步换向
PWW_Set = 0; //初始PWM设定值
TimeOut = 0; //超时设定值初始化
EA = 1; // 打开总中断
while (1)
{
Event_Deal();
}
}二、GPIO.c
配置IO
void GPIO_Init(void)
{
P2n_standard(0xf8);
P3n_standard(0xbf);
P5n_standard(0x10);
}三、PWMA.c
u8 PWM_Value; // 决定PWM占空比的值
u8 PWW_Set; //目标PWM设置
void PWMA_config(void)
{
P_SW2 |= 0x80; //SFR enable
PWM1 = 0;
PWM1_L = 0;
PWM2 = 0;
PWM2_L = 0;
PWM3 = 0;
PWM3_L = 0;
P1n_push_pull(0x3f);
// 预分频寄存器, 分频 Fck_cnt = Fck_psc/(PSCR[15:0}+1),
// 边沿对齐PWM频率 = SYSclk/((PSCR+1)*(AAR+1)),
// 中央对齐PWM频率 = SYSclk/((PSCR+1)*(AAR+1)*2).
PWMA_PSCR = 3;
PWMA_DTR = 24; // 死区时间配置, n=0~127: DTR= n T, 0x80 ~(0x80+n), n=0~63: DTR=(64+n)*2T,
// 0xc0 ~(0xc0+n), n=0~31: DTR=(32+n)*8T, 0xE0 ~(0xE0+n), n=0~31: DTR=(32+n)*16T,
PWMA_ARR = 255; // 自动重装载寄存器, 控制PWM周期
PWMA_CCER1 = 0;
PWMA_CCER2 = 0;
PWMA_SR1 = 0;
PWMA_SR2 = 0;
PWMA_ENO = 0;
PWMA_PS = 0;
PWMA_IER = 0;
// PWMA_ISR_En = 0;
PWMA_CCMR1 = 0x68; // 通道模式配置, PWM模式1, 预装载允许
PWMA_CCR1 = 0; // 比较值, 控制占空比(高电平时钟数)
PWMA_CCER1 |= 0x05; // 开启比较输出, 高电平有效
PWMA_PS |= 0; // 选择IO, 0:选择P1.0 P1.1, 1:选择P2.0 P2.1, 2:选择P6.0 P6.1,
// PWMA_ENO |= 0x01; // IO输出允许, bit7: ENO4N, bit6: ENO4P, bit5: ENO3N, bit4: ENO3P, bit3: ENO2N, bit2: ENO2P, bit1: ENO1N, bit0: ENO1P
// PWMA_IER |= 0x02; // 使能中断
PWMA_CCMR2 = 0x68; // 通道模式配置, PWM模式1, 预装载允许
PWMA_CCR2 = 0; // 比较值, 控制占空比(高电平时钟数)
PWMA_CCER1 |= 0x50; // 开启比较输出, 高电平有效
PWMA_PS |= (0<<2); // 选择IO, 0:选择P1.2 P1.3, 1:选择P2.2 P2.3, 2:选择P6.2 P6.3,
// PWMA_ENO |= 0x04; // IO输出允许, bit7: ENO4N, bit6: ENO4P, bit5: ENO3N, bit4: ENO3P, bit3: ENO2N, bit2: ENO2P, bit1: ENO1N, bit0: ENO1P
// PWMA_IER |= 0x04; // 使能中断
PWMA_CCMR3 = 0x68; // 通道模式配置, PWM模式1, 预装载允许
PWMA_CCR3 = 0; // 比较值, 控制占空比(高电平时钟数)
PWMA_CCER2 |= 0x05; // 开启比较输出, 高电平有效
PWMA_PS |= (0<<4); // 选择IO, 0:选择P1.4 P1.5, 1:选择P2.4 P2.5, 2:选择P6.4 P6.5,
// PWMA_ENO |= 0x10; // IO输出允许, bit7: ENO4N, bit6: ENO4P, bit5: ENO3N, bit4: ENO3P, bit3: ENO2N, bit2: ENO2P, bit1: ENO1N, bit0: ENO1P
// PWMA_IER |= 0x08; // 使能中断
PWMA_BKR = 0x80; // 主输出使能 相当于总开关
PWMA_CR1 = 0x81; // 使能计数器, 允许自动重装载寄存器缓冲, 边沿对齐模式, 向上计数, bit7=1:写自动重装载寄存器缓冲(本周期不会被打扰), =0:直接写自动重装载寄存器本(周期可能会乱掉)
PWMA_EGR = 0x01; //产生一次更新事件, 清除计数器和与分频计数器, 装载预分频寄存器的值
// PWMA_ISR_En = PWMA_IER; //设置标志允许通道1~4中断处理
}
// PWMA_PS = (0<<6)+(0<<4)+(0<<2)+0; //选择IO, 4项从高到低(从左到右)对应PWM1 PWM2 PWM3 PWM4, 0:选择P1.x, 1:选择P2.x, 2:选择P6.x,
// PWMA_PS PWM4N PWM4P PWM3N PWM3P PWM2N PWM2P PWM1N PWM1P
// 00 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
// 01 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
// 02 P6.7 P6.6 P6.5 P6.4 P6.3 P6.2 P6.1 P6.0
// 03 P3.3 P3.4 -- -- -- -- -- --四、ADC.c
void ADC_config(void) //ADC初始化函数(为了使用ADC输入端做比较器信号, 实际没有启动ADC转换)
{
P1n_pure_input(0xc0); //设置为高阻输入
P0n_pure_input(0x0f); //设置为高阻输入
ADC_CONTR = 0x80 + 6; //ADC on + channel
ADCCFG = RES_FMT + ADC_SPEED;
P_SW2 |= 0x80; //访问XSFR
ADCTIM = CSSETUP + CSHOLD + SMPDUTY;
}
//========================================================================
// 函数: u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel)) //channel = 0~15
//========================================================================
u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel) //channel = 0~15
{
u8 i;
ADC_RES = 0;
ADC_RESL = 0;
ADC_CONTR = 0x80 | ADC_START | channel;
NOP(5); //
// while((ADC_CONTR & ADC_FLAG) == 0) ; //等待ADC结束
i = 255;
while(i != 0)
{
i--;
if((ADC_CONTR & ADC_FLAG) != 0) break; //等待ADC结束
}
ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
return ((u16)ADC_RES * 256 + (u16)ADC_RESL);
}五、CMP.c
void CMP_config(void) //比较器初始化程序
{
CMPCR1 = 0x8C; // 1000 1100 打开比较器，P3.6作为比较器的反相输入端，ADC引脚作为正输入端
CMPCR2 = 60; //60个时钟滤波 比较结果变化延时周期数, 0~63
P3n_pure_input(0x40); //CMP-(P3.6)设置为高阻.
P_SW2 |= 0x80; //SFR enable
// CMPEXCFG |= (0<<6); //bit7 bit6: 比较器迟滞输入选择: 0: 0mV, 1: 10mV, 2: 20mV, 3: 30mV
// CMPEXCFG |= (0<<2); //bit2: 输入负极性选择, 0: 选择P3.6做输入, 1: 选择内部BandGap电压BGv做负输入.
// CMPEXCFG |= 0; //bit1 bit0: 输入正极性选择, 0: 选择P3.7做输入, 1: 选择P5.0做输入, 2: 选择P5.1做输入, 3: 选择ADC输入(由ADC_CHS[3:0]所选择的ADC输入端做正输入).
// CMPEXCFG = (0<<6)+(0<<2)+3;
}
void CMP_ISR(void) interrupt 21 //比较器中断函数, 检测到反电动势过0事件
{
u8 i;
CMPCR1 &= ~0x40; // 需软件清除中断标志位
if(XiaoCiCnt == 0) //消磁后才检测过0事件, XiaoCiCnt=1:需要消磁, =2:正在消磁, =0已经消磁
{
T4T3M &= ~(1<<3); // Timer3停止运行
if(B_Timer3_OverFlow) //切换时间间隔(Timer3)有溢出
{
B_Timer3_OverFlow = 0;
PhaseTime = 8000; //换相时间最大8ms, 2212电机12V空转最高速130us切换一相(200RPS 12000RPM), 480mA
}
else
{
PhaseTime = (((u16)T3H << 8) + T3L) >> 1; //单位为1us
if(PhaseTime >= 8000) PhaseTime = 8000; //换相时间最大8ms, 2212电机12V空转最高速130us切换一相(200RPS 12000RPM), 480mA
}
T3H = 0; T3L = 0;
T4T3M |= (1<<3); //Timer3开始运行
PhaseTimeTmp[TimeIndex] = PhaseTime; //保存一次换相时间
if(++TimeIndex >= 8) TimeIndex = 0; //累加8次
for(PhaseTime=0, i=0; i<8; i++) PhaseTime += PhaseTimeTmp[i]; //求8次换相时间累加和
PhaseTime = PhaseTime >> 4; //求8次换相时间的平均值的一半, 即30度电角度
if((PhaseTime >= 40) && (PhaseTime <= 1000)) TimeOut = 125; //堵转500ms超时
if( PhaseTime >= 60) PhaseTime -= 40; //修正由于滤波电容引起的滞后时间
else PhaseTime = 20;
// PhaseTime = 20; //只给20us, 则无滞后修正, 用于检测滤波电容引起的滞后时间
T4T3M &= ~(1<<7); //Timer4停止运行
PhaseTime = PhaseTime << 1; //2个计数1us
PhaseTime = 0 - PhaseTime;
T4H = (u8)(PhaseTime >> 8); //装载30度角延时
T4L = (u8)PhaseTime;
T4T3M |= (1<<7); //Timer4开始运行
XiaoCiCnt = 1; //1:需要消磁, 2:正在消磁, 0已经消磁
}
}六、Timer.c
void Timer0_config(void) //Timer0初始化函数
{
Timer0_16bitAutoReload(); // T0工作于16位自动重装
Timer0_12T();
TH0 = (65536UL-MAIN_Fosc/12 / 250) / 256; //4msv4000us=4ms
TL0 = (65536UL-MAIN_Fosc/12 / 250) % 256;
TR0 = 1; // 打开定时器0
ET0 = 1;// 允许ET0中断
}
void Timer0_ISR(void) interrupt 1 //Timer0中断函数, 20us
{
B_4ms = 1; //4ms定时标志
}
//============================ timer3初始化函数 ============================================
void Timer3_Config(void)
{
P_SW2 |= 0x80; //SFR enable
T4T3M &= 0xf0; //停止计数, 定时模式, 12T模式, 不输出时钟
T3H = 0;
T3L = 0;
T3T4PIN = 0x01; //选择IO, 0x00: T3--P0.4, T3CLKO--P0.5, T4--P0.6, T4CLKO--P0.7; 0x01: T3--P0.0, T3CLKO--P0.1, T4--P0.2, T4CLKO--P0.3;
IE2 |= (1<<5); //允许中断
T4T3M |= (1<<3); //开始运行
}
//=========================== timer3中断函数 =============================================
void timer3_ISR (void) interrupt TIMER3_VECTOR
{
B_Timer3_OverFlow = 1; //溢出标志
}
//============================ timer4初始化函数 ============================================
void Timer4_Config(void)
{
P_SW2 |= 0x80; //SFR enable
T4T3M &= 0x0f; //停止计数, 定时模式, 12T模式, 不输出时钟
T4H = 0;
T4L = 0;
T3T4PIN = 0x01; //选择IO, 0x00: T3--P0.4, T3CLKO--P0.5, T4--P0.6, T4CLKO--P0.7; 0x01: T3--P0.0, T3CLKO--P0.1, T4--P0.2, T4CLKO--P0.3;
IE2 |= (1<<6); //允许中断
// T4T3M |= (1<<7); //开始运行
}
//=========================== timer4中断函数 =============================================
void timer4_ISR (void) interrupt TIMER4_VECTOR
{
T4T3M &= ~(1<<7); //Timer4停止运行
if(XiaoCiCnt == 1) //标记需要消磁. 每次检测到过0事件后第一次中断为30度角延时, 设置消磁延时.
{
XiaoCiCnt = 2; //1:需要消磁, 2:正在消磁, 0已经消磁
if(B_RUN) //电机正在运行
{
if(++step >= 6) step = 0;
StepMotor();
}
//消磁时间, 换相后线圈(电感)电流减小到0的过程中, 出现反电动势, 电流越大消磁时间越长, 过0检测要在这个时间之后
//100%占空比时施加较重负载, 电机电流上升, 可以示波器看消磁时间.
//实际上, 只要在换相后延时几十us才检测过零, 就可以了
T4H = (u8)((65536UL - 40*2) >> 8); //装载消磁延时
T4L = (u8)(65536UL - 40*2);
T4T3M |= (1<<7); //Timer4开始运行
}
else if(XiaoCiCnt == 2) XiaoCiCnt = 0; //1:需要消磁, 2:正在消磁, 0已经消磁
}七、PMSM.c
/******************* 强制电机启动函数 ***************************/
void StartMotor(void)
{
u16 timer,i;
CMPCR1 = 0x8C; // 关比较器中断
PWM_Value = D_START_PWM+10; // 初始占空比, 根据电机特性设置
PWMA_CCR1L = PWM_Value;
PWMA_CCR2L = PWM_Value;
PWMA_CCR3L = PWM_Value;
step = 0; StepMotor(); Delay_n_ms(100); //Delay_n_ms(250);// 初始位置
timer = 300; //电机启动值
PWM_Value = D_START_PWM/1.2; // 根据电机特性设置
while(1)
{
for(i=0; i<timer; i++) delay_us(70); //根据电机加速特性, 最高转速等等调整启动加速速度
timer -= timer /10; //设置加速时间
if(++step >= 6) step = 0; //设置换向次数
StepMotor(); //开启电机换向
if(timer < 40) return; //剩余启动值
}
}
void StepMotor(void) // 换相序列函数
{
switch(step)
{
case 0: // AB PWM1, PWM2_L=1
PWMA_ENO = 0x00; PWM1_L=0; PWM3_L=0;
Delay_500ns();
PWMA_ENO = 0x01; // 打开A相的高端PWM
PWM2_L = 1; // 打开B相的低端
ADC_CONTR = 0x80+10; // 选择P0.2作为ADC输入 即C相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x10; //比较器下降沿中断
break;
case 1: // AC PWM1, PWM3_L=1
PWMA_ENO = 0x01; PWM1_L=0; PWM2_L=0; // 打开A相的高端PWM
Delay_500ns();
PWM3_L = 1; // 打开C相的低端
ADC_CONTR = 0x80+9; // 选择P0.1作为ADC输入 即B相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x20; //比较器上升沿中断
break;
case 2: // BC PWM2, PWM3_L=1
PWMA_ENO = 0x00; PWM1_L=0; PWM2_L=0;
Delay_500ns();
PWMA_ENO = 0x04; // 打开B相的高端PWM
PWM3_L = 1; // 打开C相的低端
ADC_CONTR = 0x80+8; // 选择P0.0作为ADC输入 即A相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x10; //比较器下降沿中断
break;
case 3: // BA PWM2, PWM1_L=1
PWMA_ENO = 0x04; PWM2_L=0; PWM3_L=0; // 打开B相的高端PWM
Delay_500ns();
PWM1_L = 1; // 打开C相的低端
ADC_CONTR = 0x80+10; // 选择P0.2作为ADC输入 即C相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x20; //比较器上升沿中断
break;
case 4: // CA PWM3, PWM1_L=1
PWMA_ENO = 0x00; PWM2_L=0; PWM3_L=0;
Delay_500ns();
PWMA_ENO = 0x10; // 打开C相的高端PWM
PWM1_L = 1; // 打开A相的低端
ADC_CONTR = 0x80+9; // 选择P0.1作为ADC输入 即B相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x10; //比较器下降沿中断
break;
case 5: // CB PWM3, PWM2_L=1
PWMA_ENO = 0x10; PWM1_L=0; PWM3_L=0; // 打开C相的高端PWM
Delay_500ns();
PWM2_L = 1; // 打开B相的低端
adc11 = ((adc11 *7)>>3) + Get_ADC10bitResult(6);
ADC_CONTR = 0x80+8; // 选择P0.0作为ADC输入 即A相电压
CMPCR1 = 0x8c + 0x20; //比较器上升沿中断
break;
default:
break;
}
if(B_start) CMPCR1 = 0x8C; // 启动时禁止下降沿和上升沿中断
}八、参考资料
总结
本文仅仅简单介绍了【电机控制】基于STC8H1K28的六步换向——方波驱动（软件篇），评论区欢迎讨论。