目录
- [一、STM32G4 电机外设篇（二） VOFA + ADC + OPAMP](#一、STM32G4 电机外设篇（二） VOFA + ADC + OPAMP)
-
-
- [1 VOFA](#1 VOFA)
-
- [1.1 VOFA上位机显示波形](#1.1 VOFA上位机显示波形)
- [2 ADC](#2 ADC)
-
- [2.1 用ADC规则组对板载电压和电位器进行采样](#2.1 用ADC规则组对板载电压和电位器进行采样)
- [3 OPAMP（运放）](#3 OPAMP（运放）)
-
- [3.1 结合STM32内部运放和ADC来完成对三相电流的采样](#3.1 结合STM32内部运放和ADC来完成对三相电流的采样)
- [3.2 运放电路分析](#3.2 运放电路分析)
- 附学习参考网址
-
一、STM32G4 电机外设篇（二） VOFA + ADC + OPAMP
1 VOFA
1.1 VOFA上位机显示波形
- 通讯协议
- JustFoat 只上传浮点数，0000807f结尾
因为用DMA传输数据，更快 - FireWater 只用printf实现，比较慢
- JustFoat 只上传浮点数，0000807f结尾
- 这里选用第一种方式来实现
- 打开之前文章生成的Keil
在/* USER CODE BEGIN PV */中添加如下代码
c
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart3_tx;
uint8_t DataB1[32] = "LED1 Toggle\r\n";
uint8_t DataB2[32] = "LED2 Toggle\r\n";
uint8_t DataB3[32] = "LED1 and LED2 open\r\n";
#define RXBUFFERSIZE 256
char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];
uint8_t aRxBuffer;
uint8_t Uart1_Rx_Cnt;
float temp[1];
static uint8_t tempData[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0x80, 0x7F};在 /* USER CODE BEGIN WHILE */中添加如下代码
c
while(1)
{
temp[0] += 0.01f;
if(temp[0] > 6.28f)
{
temp[0] = 0;
}
// printf("%f\r\n",temp[0]);
memcpy(tempData, (uint8_t *)&temp, sizeof(temp));
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3, (uint8_t *)tempData, 8);
HAL_Delay(1);
}- 按照之前的文章进行接线，然后编译下载程序
- 打开vofa+，按照图片操作连接串口，点击控件按钮，拖入左侧表格控件，右键添加Y轴数据，滚轮调整图标，就可以获得如图所示波形
- 可以用这个软件的一些其它控件来调整电机的Kp Ki，做出一个电机的控制窗口
2 ADC
2.1 用ADC规则组对板载电压和电位器进行采样
-
ADC是整个电机控制中非常重要的外设，涉及到母线电压（VBUS）和三相电流的采样，这两者直接作用于电机控制的FOC环路，直接影响电机的运行稳定
-
ADC的分类
- SAR ADC
- sigma delta ADC
- 前者是逐次逼近的方法测值的，更快；后者是多次叠加的方法测量的，更加精准
-
ADC有单端输入和差分输入模式，差分输入模式在sigma delta ADC使用的更多，此处选择单端输入
-
配置ADC1和ADC2时钟四分屏，12bit精度和右对齐
-
ADC1和ADC2使能规则组转换
-
点击生成代码，打开Keil工程
在/* USER CODE BEGIN 2 */中添加如下代码
c
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_UART_Receive_IT(&huart3, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1,ADC_SINGLE_ENDED);//自校验，减少采样误差
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc2,ADC_SINGLE_ENDED);
/* USER CODE END 2 */- 在/* USER CODE BEGIN PV */中修改
c
float temp[2];
static uint8_t tempData[12] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0x80, 0x7F};
/* USER CODE END PV */- 在/* USER CODE BEGIN WHILE */中修改
c
while(1)
{
HAL_ADC_Start(&hadc1);
HAL_ADC_Start(&hadc2);
temp[0] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
temp[1] = HAL_ADC_GetValue(&hadc2) * 0.02094726f; //根据分压电阻计算
memcpy(tempData, (uint8_t *)&temp, sizeof(temp));
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3, (uint8_t *)tempData, 12);
HAL_Delay(1);
}
/* USER CODE END WHILE */- VBUS在采样的时候一般要增加低通滤波器，电机在旋转的时候，母线电容一直处于充放电状态，大负载启动的时候，会有瞬时的母线电压补到母线电容中会导致波动，后面的实验会增加这个滤波器
- 编译下载程序
- 打开vofa上位机，复位开发板，连接上位机，实际效果如图所示
3 OPAMP（运放）
3.1 结合STM32内部运放和ADC来完成对三相电流的采样
-
打开之前的stm32cubemx项目
-
使能三个运放
- standalone模式，增益是外置的（选这个）
- follower 跟随模式
- PGA 可编程增益模式，增益可以用软件更改
-
使能两个ADC中断
-
ADC配置，使能采样通道，使能注入组
-
点击生成代码，打开Keil软件
-
使能运放，在112行左右插入代码
c
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_OPAMP_Start(&hopamp1);
HAL_OPAMP_Start(&hopamp2);
HAL_OPAMP_Start(&hopamp3);- 在 /* USER CODE BEGIN WHILE */的while循环中插入如下代码
c
HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(&hadc1);
HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(&hadc2);//使能规则组转换，并产生注入组中断- 在USER CODE 4中添加如下代码
c
//注入中断处理程序
void HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
/*Prevent unused argument(s)compilation warning */
UNUSED (hadc);
if(hadc == &hadc1)
{
temp[2] = hadc1.Instance->JDR1;
temp[2] = (temp[2]-0x7ef)*0.193359375f;
temp[3] = hadc1.Instance->JDR2;
temp[3] = (temp[3]-0x7ef)*0.193359375f;
}
if(hadc == &hadc2)
{
temp[4] = hadc1.Instance->JDR1;
temp[4] = (temp[4]-0x7ef)*0.193359375f;
}
}3.2 运放电路分析
- R58,R59 作用是为了输入的正向端和负向端输入阻抗匹配
- R52，R53 为分压电阻，作用是将输入正向端电压正向偏置1.65V
- R56与 R59 形成负反馈增益，运放整体增益计算如下
- 虚断：OP1_VINP 输入电压为 Vin;
- 虚短：
V i n R 59 = V o u t R 59 + R 56 \frac{Vin}{R59} = \frac{Vout}{R59 + R56} R59Vin=R59+R56Vout
增益 G a i n = V o u t V i n = 1 + R 56 R 59 增益Gain = \frac{Vout}{Vin} = 1 + \frac{R56}{R59} 增益Gain=VinVout=1+R59R56
- 修改Temp数组为5大小，修改DMA传输24bit
- 编译下载程序，实验结果如下
附学习参考网址
欢迎大家有问题评论交流 (* ^ ω ^)
- 如果板子有时候没反应就把电源都拔了重新接线上电，说不定就好了QAQ