【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机学习笔记

目录

简介：

学习资料：

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一、工程创建

二、板载LED

三、用户按键

四、蜂鸣器

1.完整IO控制代码

五、TFT彩屏驱动

六、ADC多通道

1.通道确认

2.CubeMX配置

①开启对应的ADC通道

②选择规则组通道 

 ③开启DMA

④开启ADC中断

 3.KEIL配置

①内部温度传感器

②NTC热敏电阻

查表法计算NTC温度

公式法计算NTC温度

实际效果

③INA240A2电流传感器 

 4.完整ADC代码

①BSP_ADC.c

②BSP_ADC.h

七、SPI_NOR FLASH

八、SDIO_SD卡 

九、I2C_AS5600编码器

1.Cube MX配置

2.KEIL配置

①AS5600.c

②AS5600.h

3.演示效果

---

简介：

本系列使用硬件：

1.核心板：【立创·天空星STM32F407VxT6】开发板

2.控制板：STM32天空星_无刷电机拓展板

3.电机：1806无刷云台电机

学习资料：

立创天空星STM32开发板资料

DENGFOC文档

LVGL官网

百问网-LVGL中文开发手册

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【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机学习笔记

【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机基础知识

【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机开环控制

【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机闭环控制

【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机电流闭环控制

【CubeMX-HAL库】STM32F407—无刷电机SVPWM控制

【CubeMX-HAL库】软件、硬件SPI+DMA驱动TFT彩屏(LVGL)

后续继续补充......

其他笔记跳转链接：【CubeMX-HAL库】STM32H743—学习笔记

一、工程创建

本实验通过Cube MX配置使用Keil5编写程序代码。

①打开Cube MX创建新工程，在搜索框输入STM32F407ZET6选择对应芯片。

②在系统核心配置中选择RCC->打开外部时钟源HSE和LSE。

③在DEBUG栏中使能SW引脚。

④将时钟频率设置为168MHz。

⑤设置文件路径及工程名，配置生成Keil-MDK文件。

⑥ 选择复制必要的文件，并且’.c/.h‘独立分开后点击"GENERATE CODE"生成代码。

⑦打开生成的Keil工程，可以先将编码设置为UTF-8格式(LVGL中字库大部分为UTF-8编码，防止之后乱码),进入魔术棒勾选使用LIB库，选择对应的下载器并勾复位并运行，然后编译工程，顺便将部件框都拖到习惯的位置，编译成功后即可下载程序。

二、板载LED

通过原理图可知核心板上LED接在PB2引脚，高电平点亮。

#define LED_OFF HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define LED_ON  HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET)
#define LED     HAL_GPIO_ReadPin(LED_GPIO_Port,LED_Pin)
#define LED_TOG HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin)

三、用户按键

由原理图可知，按键为PA0，拨动开关引脚分别为PD8,PD9,PD14。

 CubeMX设置对应IO，并配置相应上拉下拉。

#define KEY_R  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_R_GPIO_Port,KEY_R_Pin)
#define KEY_D  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_D_GPIO_Port,KEY_D_Pin)
#define KEY_L  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_L_GPIO_Port,KEY_L_Pin)
#define KEY_UP HAL_GPIO_ReadPin(KEY_WKUP_GPIO_Port,KEY_WKUP_Pin)uint8_t key_scan(uint8_t mode)
{static uint8_t key = 1;if(mode)key = 1;if(key == 1 && (KEY_R == 0 || KEY_D == 0 || KEY_L == 0 || KEY_UP == 1)){key = 0;HAL_Delay(2);if(KEY_R == 0) return 1;else if(KEY_D == 0) return 2;else if(KEY_L == 0) return 3;else if(KEY_UP == 1) return 4;}else if(KEY_R == 1 && KEY_D == 1 && KEY_L == 1 && KEY_UP == 0)key = 1;return 0;
}

四、蜂鸣器

由原理图可知无源蜂鸣器在PB1，刚好在ITM3_CH4通道可使用PWM驱动。

CubeMX配置TIM3的CH4通道，使用2KHz频率驱动蜂鸣器。 

#define BEEP_Init HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_4)//2KHz NO Source BEEP
#define BEEP_ON  TIM3->CCR4 = 50
#define BEEP_OFF TIM3->CCR4 = 100

1.完整IO控制代码

#ifndef __key_H__
#define __key_H__#include "main.h"#define BEEP_Init HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim3,TIM_CHANNEL_4)//2KHz NO Source BEEP
#define BEEP_ON  TIM3->CCR4 = 50
#define BEEP_OFF TIM3->CCR4 = 100#define LED_OFF HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define LED_ON  HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET)
#define LED     HAL_GPIO_ReadPin(LED_GPIO_Port,LED_Pin)
#define LED_TOG HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin)#define KEY_R  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_R_GPIO_Port,KEY_R_Pin)
#define KEY_D  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_D_GPIO_Port,KEY_D_Pin)
#define KEY_L  HAL_GPIO_ReadPin(KEY_L_GPIO_Port,KEY_L_Pin)
#define KEY_UP HAL_GPIO_ReadPin(KEY_WKUP_GPIO_Port,KEY_WKUP_Pin)uint8_t key_scan(uint8_t mode)
{static uint8_t key = 1;if(mode)key = 1;if(key == 1 && (KEY_R == 0 || KEY_D == 0 || KEY_L == 0 || KEY_UP == 1)){key = 0;HAL_Delay(2);if(KEY_R == 0) return 1;else if(KEY_D == 0) return 2;else if(KEY_L == 0) return 3;else if(KEY_UP == 1) return 4;}else if(KEY_R == 1 && KEY_D == 1 && KEY_L == 1 && KEY_UP == 0)key = 1;return 0;
}#endif

五、TFT彩屏驱动

屏幕使用SPI+DMA驱动，背光引脚暂未使用调光设置没开启PWM。

详细代码介绍可转【CubeMX-HAL库】软件、硬件SPI+DMA驱动TFT彩屏(LVGL)

六、ADC多通道

1.通道确认

由原理图可知，我们本次需要采集的ADC主要有两个三项电流部分、NTC控制板温度、芯片内部温度。

2.CubeMX配置

①开启对应的ADC通道

②选择规则组通道 

 ③开启DMA

④开启ADC中断

可进行DMA采集一定次数之后，在中断中进行滤波。

 3.KEIL配置

①内部温度传感器

#define Vsense 0.76f //温度传感器在25℃时的电压值
#define Avg_Slope 0.0025f //温度与Vsense曲线的平均斜率
float ADC_Get_MCU_Temperature(void)//获取内部温度传感器温度
{float adc_vol,temp;adc_vol = ADC_T * 3.3f / 4096;temp = (adc_vol - Vsense) / Avg_Slope + 25;return temp;
}

②NTC热敏电阻

本次NTC使用10K ±1%精度的电阻，

 由原理图中的NTC电路，推算采集的电压值，然后在反推当前NTC的阻值。(下面3.3V改为5V)

（当10K在下，NTC在上时计算如下：） 

查表法计算NTC温度

#define  data0   28017
#define  data1 	 26826
#define  data2	 25697
#define  data3	 24629
#define  data4	 23618
#define  data5	 22660
#define  data6	 21752
#define  data7	 20892
#define  data8	 20075
#define  data9	 19299
#define  data10	 18560
#define  data11	 18482
#define  data12	 18149
#define  data13	 17632
#define  data14	 16992
#define  data15	 16280
#define  data16	 15535
#define  data17	 14787
#define  data18	 14055
#define  data19	 13354
#define  data20	 12690
#define  data21	 12068
#define  data22	 11490
#define  data23	 10954
#define  data24	 10458
#define  data25	 10000
#define  data26	 9576
#define  data27	 9184
#define  data28	 8819
#define  data29	 8478
#define  data30	 8160
#define  data31	 7861
#define  data32	 7579
#define  data33	 7311
#define  data34	 7056
#define  data35	 6813
#define  data36	 6581
#define  data37	 6357
#define  data38	 6142
#define  data39	 5934
#define  data40	 5734
#define  data41	 5541
#define  data42	 5353
#define  data43	 5173
#define  data44	 4998
#define  data45	 4829
#define  data46	 4665
#define  data47	 4507
#define  data48	 4355
#define  data49	 4208
#define  data50	 4065
#define  data51	 3927
#define  data52	 3794
#define  data53	 3664
#define  data54	 3538
#define  data55	 3415
#define  data56	 3294
#define  data57	 3175
#define  data58	 3058
#define  data59	 2941
#define  data60	 2825
#define  data61	 2776
#define  data62	 2718
#define  data63	 2652
#define  data64	 2582
#define  data65	 2508
#define  data66	 2432
#define  data67	 2356
#define  data68	 2280
#define  data69	 2207
#define  data70	 2135
#define  data71	 2066
#define  data72	 2000
#define  data73	 1938
#define  data74	 1879
#define  data75	 1823
#define  data76	 1770
#define  data77	 1720
#define  data78	 1673
#define  data79	 1628
#define  data80	 1586
#define  data81	 1546
#define  data82	 1508
#define  data83	 1471
#define  data84	 1435
#define  data85	 1401
#define  data86	 1367
#define  data87	 1334
#define  data88	 1301
#define  data89	 1268
#define  data90	 1236
#define  data91	 1204
#define  data92	 1171
#define  data93	 1139
#define  data94	 1107
#define  data95	 1074
#define  data96	 1042
#define  data97	 1010const uint16_t NTC_Table[98]={data0,data1,data2,data3,data4,data5,data6,data7,data8,data9,data10,data11,data12,data13,data14,data15,data16,data17,data18,data19,data20,data21,data22,data23,data24,data25,data26,data27,data28,data29,data30,data31,data32,data33,data34,data35,data36,data37,data38,data39,data40,data41,data42,data43,data44,data45,data46,data47,data48,data49,data50,data51,data52,data53,data54,data55,data56,data57,data58,data59,data60,data61,data62,data63,data64,data65,data66,data67,data68,data69,data70,data71,data72,data73,data74,data75,data76,data77,data78,data79,data80,data81,data82,data83,data84,data85,data86,data87,data88,data89,data90,data91,data92,data93,data94,data95,data96,data97,
};uint16_t NTC_Get_Temp_Array(void)//NTC温度查表计算(放大了10倍)
{	float t;unsigned int dat,max,min,mid,da,j;t=ADC_NTC;t=t/4096;t=t*3300;//计算mV电压t=t/(5-t/1000); dat=t*10;da=dat;max=97;min=0;while(1)	{mid=(max+min)/2;if(NTC_Table[mid]<da)max=mid;elsemin=mid;if((max-min)<=1)break;}if(max==min)da=min*10;else {j=(NTC_Table[min]-NTC_Table[max])/10;j=(NTC_Table[min]-da)/j;da=j;da=10*min+da; //采集的温度放大了10倍}return da;		 
}

公式法计算NTC温度

#include "math.h"
/*Rt = Rp *exp(B*(1/T1-1/T2))Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值；Rp是热敏电阻在T2常温下的标称阻值；exp是e的n次方，e是自然常数，就是自然对数的底数，近似等于2.7182818；B值是热敏电阻的重要参数，教程中用到的热敏电阻B值为3380；这里T1和T2指的是开尔文温度，T2是常温25℃，即(273.15+25)KT1就是所求的温度
*/
#define Rp 10000.0f/* 10K */
#define T2 (273.15f + 25.0f)/* T2 */
#define Bx 3380.0f/* B */
#define Ka 273.15f/*** @brief  计算温度值* @note   计算温度分为两步：1.根据ADC采集到的值计算当前对应的Rt2.根据Rt计算对应的温度值* @param  para: 温度采集对应ADC通道的值（已滤波）* @retval 温度值*/
float NTC_Get_Temp_Count(uint16_t ADC_VALUE)//计算温度值
{float Rt;float temp;/*NTC在上,分压电阻在下时：Rt = 5.0 * 10000 / VTEMP - 10000,其中VTEMP就是温度检测通道采集回来的电压值,VTEMP = ADC值* 3.3/4096由此我们可以计算出当前Rt的值：Rt = 5.0f * 10000.0f / (para * 3.3f / 4096.0f ) - 10000.0f; NTC在下,分压电阻在上时:Rt = (10k * VTEMP) / (3.3 - VTEMP)Rt = 10000.0f * (para * 3.3f / 4096.0f) / (5.0f - (para * 3.3f / 4096.0f));*/  Rt = 10000.0f * (ADC_VALUE * 3.3f / 4096.0f) / (5.0f - (ADC_VALUE * 3.3f / 4096.0f));/*根据当前ADC值计算出Rt的值*//*根据当前Rt的值来计算对应温度值：Rt = Rp *exp(B*(1/T1-1/T2))*/temp = Rt / Rp;/* 解出exp(B*(1/T1-1/T2)) ，即temp = exp(B*(1/T1-1/T2)) */temp = log(temp);/* 解出B*(1/T1-1/T2) ，即temp = B*(1/T1-1/T2) */temp /= Bx;/* 解出1/T1-1/T2 ，即temp = 1/T1-1/T2 */temp += (1.0f / T2);/* 解出1/T1 ，即temp = 1/T1 */temp = 1.0f / (temp);/* 解出T1 ，即temp = T1 */temp -= Ka;/* 计算T1对应的摄氏度 */return temp;/* 返回温度值 */
}

实际效果

③INA240A2电流传感器 

 4.完整ADC代码

①BSP_ADC.c

②BSP_ADC.h

七、SPI_NOR FLASH

八、SDIO_SD卡 

九、I2C_AS5600编码器

1.Cube MX配置

快速模式 

2.KEIL配置

①AS5600.c

#include "AS5600.h"uint16_t AS5600_1_ReadRaw(void)//获取原始角度寄存器
{uint8_t data[2]={AS5600_RAW_ANGLE_H,0x00};HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,AS5600_ADDRESS_W,data,1,Time_Out);HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1,AS5600_ADDRESS_R,data,2,Time_Out);
//	I2C_Start();
//	I2C_SendByte(AS5600_ADDRESS_W);
//	I2C_RecviveAck();
//	I2C_SendByte(AS5600_RAW_ANGLE_H);
//	I2C_RecviveAck();
//	
//	I2C_Start();
//	I2C_SendByte(AS5600_ADDRESS_R);
//	I2C_RecviveAck();
//	Data_H = I2C_RecviveData();
//	I2C_RecviveAck();
//	
//	I2C_Start();
//	I2C_SendByte(AS5600_ADDRESS_R);
//	I2C_RecviveAck();
//	Data_L = I2C_RecviveData();
//	I2C_SendAck(1);
//	I2C_Stop();return (data[0] << 8) | data[1];
}float AS5600_1_GetAngle_0_2PI(void)//读取角度(0-2PI)
{float Angle = 0.0;Angle = AS5600_1_ReadRaw() * _2PI / 4096;
//	Angle = (Angle/4096) * 360;return Angle;
}float AS5600_1_Full_Angle = 0.0;
float AS5600_1_Last_Angle = 0.0;
float AS5600_1_GetAngle_Cycles(void)//读取圈数
{float Now_Angle = 0.0;float Angle = AS5600_1_GetAngle_0_2PI();Now_Angle = Angle - AS5600_1_Last_Angle;if(fabs(Now_Angle) > (0.8f*2*PI)){AS5600_1_Full_Angle = AS5600_1_Full_Angle + ((Now_Angle > 0) ? -1 :1);}AS5600_1_Last_Angle = Angle;return (AS5600_1_Full_Angle * 2 * PI + AS5600_1_Last_Angle);
}uint16_t AS5600_2_ReadRaw(void)//获取原始角度寄存器
{uint8_t data[2]={AS5600_RAW_ANGLE_H,0x00};HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2,AS5600_ADDRESS_W,data,1,Time_Out);HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c2,AS5600_ADDRESS_R,data,2,Time_Out);return (data[0] << 8) | data[1];
}float AS5600_2_GetAngle_0_2PI(void)//读取角度(0-2PI)
{float Angle = 0.0;Angle = AS5600_2_ReadRaw() * _2PI / 4096;return Angle;
}float AS5600_2_Full_Angle = 0.0;
float AS5600_2_Last_Angle = 0.0;
float AS5600_2_GetAngle_Cycles(void)//读取圈数
{float Now_Angle = 0.0;float Angle = AS5600_2_GetAngle_0_2PI();Now_Angle = Angle - AS5600_2_Last_Angle;if(fabs(Now_Angle) > (0.8f*2*PI)){AS5600_2_Full_Angle = AS5600_2_Full_Angle + ((Now_Angle > 0) ? -1 :1);}AS5600_2_Last_Angle = Angle;return (AS5600_2_Full_Angle * 2 * PI + AS5600_2_Last_Angle);
}float Last_Vel_ts = 0.0;
float Vel_Last_Angle = 0.0;
float AS5600_2_GetVelocity(void)
{float dt = 0.0;float Vel_ts = SysTick -> VAL;if(Vel_ts < Last_Vel_ts) dt = (Last_Vel_ts - Vel_ts)/9*1e-6f;else dt = (0xFFFFFF - Vel_ts + Last_Vel_ts)/9*1e-6f;if(dt < 0.0001f) dt = 10000;float Vel_Angle = AS5600_2_GetAngle_Cycles();float dv = Vel_Angle - Vel_Last_Angle;float velocity = (Vel_Angle - Vel_Last_Angle)/dt;Last_Vel_ts = Vel_ts;Vel_Last_Angle = Vel_Angle;return velocity;
}

②AS5600.h

#ifndef __AS5600_H
#define __AS5600_H#include "main.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "i2c.h"#define Time_Out 100//超时时间#define AS5600_ADDRESS_W    0X6C//加上读写位(1位1/0)
#define AS5600_ADDRESS_R    0X6D
#define AS5600_RAW_ANGLE_H  0X0C//原始角度寄存器[11:8]共12位分辨率
#define AS5600_RAW_ANGLE_L  0X0D//原始角度寄存器[7:0]#define PI   3.14159265359f
#define _2PI 6.28318530718fuint16_t AS5600_1_ReadRaw(void);//获取原始角度寄存器
float AS5600_1_GetAngle_0_2PI(void);//读取角度(0-2PI)
float AS5600_1_GetAngle_Cycles(void);//读取圈数uint16_t AS5600_2_ReadRaw(void);//获取原始角度寄存器
float AS5600_2_GetAngle_0_2PI(void);//读取角度(0-2PI)
float AS5600_2_GetAngle_Cycles(void);//读取圈数
float AS5600_2_GetVelocity(void);#endif

3.演示效果