【电机控制】基于STC8H1K28的六步换向——方波驱动（软件篇）

【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

【电机控制】STC8H无感方波驱动—反电动势过零检测六步换向法

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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 + channelADCCFG = RES_FMT + ADC_SPEED;P_SW2 |=  0x80;	//访问XSFRADCTIM = 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, 0~63P3n_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1usif(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1usPhaseTime = 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=4msTL0 = (65536UL-MAIN_Fosc/12 / 250) % 256;TR0 = 1; // 打开定时器0ET0 = 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=1PWMA_ENO = 0x00;	PWM1_L=0;	PWM3_L=0;Delay_500ns();PWMA_ENO = 0x01;		// 打开A相的高端PWMPWM2_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=1PWMA_ENO = 0x01;	PWM1_L=0;	PWM2_L=0;	// 打开A相的高端PWMDelay_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=1PWMA_ENO = 0x00;	PWM1_L=0;	PWM2_L=0;Delay_500ns();PWMA_ENO = 0x04;		// 打开B相的高端PWMPWM3_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=1PWMA_ENO = 0x04;	PWM2_L=0;	PWM3_L=0;	// 打开B相的高端PWMDelay_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=1PWMA_ENO = 0x00;	PWM2_L=0;	PWM3_L=0;Delay_500ns();PWMA_ENO = 0x10;		// 打开C相的高端PWMPWM1_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=1PWMA_ENO = 0x10;	PWM1_L=0;	PWM3_L=0;	// 打开C相的高端PWMDelay_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

【电机控制】六步换向——方波驱动（算法篇）

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。