【STM32-MBD】（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路

STM32-MBD（1）Matlab2022/2023 安装 STM32 硬件支持包
 STM32-MBD（15）Simulink 模型开发之三相互补 PWM
STM32-MBD（16）TIM 硬件触发 ADC 同步采样
 STM32-MBD（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路

【STM32-MBD】（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路

- [1. 项目介绍](#1. 项目介绍)
- - [1.1 项目内容](#1.1 项目内容)
  - [1.2 实验方案](#1.2 实验方案)
  - [1.3 软件需求与环境配置](#1.3 软件需求与环境配置)
  - [1.4 硬件需求与引脚分配](#1.4 硬件需求与引脚分配)
- [2. CubeMX工程配置](#2. CubeMX工程配置)
- - [2.1 创建新项目](#2.1 创建新项目)
  - [2.2 TIM 配置](#2.2 TIM 配置)
  - [2.3 ADC 配置（同步采样与中断使能）](#2.3 ADC 配置（同步采样与中断使能）)
  - [2.4 工程配置](#2.4 工程配置)
- [3. 实验：基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环链路](#3. 实验：基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环链路)
- - [3.1 模型任务与结构](#3.1 模型任务与结构)
  - [3.2 创建仿真模型](#3.2 创建仿真模型)
  - [3.3 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程](#3.3 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程)
  - [3.4 STM32 代码生成与运行](#3.4 STM32 代码生成与运行)
  - [3.5 实验结果分析](#3.5 实验结果分析)
- [5. 总结](#5. 总结)

1. 项目介绍

1.1 项目内容

在电机控制系统中，PWM 输出的更新时刻是否与 ADC 采样结果严格对应，直接关系到控制系统的稳定性与可预测性。尤其在 FOC 等实时控制应用中，通常要求每一次 ADC 采样完成后立即进行计算并更新 PWM 输出，以保证采样数据与控制动作之间具有明确、可重复的时序关系。

在前一篇《【STM32-MBD】（16）TIM 硬件触发 ADC 同步采样》中，已经完成了 TIM 硬件触发 ADC 注入组采样以及基于 ADC 采样完成事件的调度结构验证，确认了"采样完成事件可以作为系统调度核心"的可行性。在此基础上，本文进一步向控制闭环方向推进，重点关注 ADC 采样结果如何在同一调度链路中驱动 PWM 输出更新。

本文采用基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制这一实验主题，但暂不引入电流环或 FOC 算法，也不依赖真实电机负载系统。实验通过电位器提供可调模拟电压，利用 ADC 对该电压进行同步采样，并在 ADC 采样完成事件驱动下，将采样结果映射为 PWM 占空比，实现"输入变化---采样---PWM 更新"的标量闭环验证。该闭环仅用于验证数据通路与调度结构的正确性，不涉及控制性能评估。

通过该实验，本文旨在完成从"同步采样"到"闭环更新"的关键过渡，为后续引入比例/PI 控制、电流环以及完整 FOC 控制算法，提供一套已经过验证的、时序清晰的基础调度结构。

1.2 实验方案

本实验采用逐步推进、先验证结构再扩展功能的方式进行设计，整体实验方案围绕"输入---采样---调度---输出"这一最小闭环通路展开。

在实现方式上，本文继续采用 STM32-MBD 开发流程：由 CubeMX 完成 TIM、ADC 等外设的结构性与时序性配置，包括 PWM 频率、触发方式以及中断使能等关键参数；Simulink 不参与采样时序的控制，而是在 ADC 采样完成事件驱动的 Function-call 子系统中完成数据读取与 PWM 更新。这种分工方式保证了采样与更新的时间一致性，同时也使模型结构更加清晰、可验证。

在硬件层面，利用 TIM1 产生固定频率的 PWM 波形，并通过定时器硬件事件触发 ADC 进行同步采样，确保 ADC 采样时刻与 PWM 周期之间具有确定的对应关系。ADC 采样完成后，通过中断事件驱动控制逻辑的执行，为后续闭环调度提供明确的触发入口。

通过示波器观测 PWM 输出，可以直观验证 PWM 占空比随输入电压变化而同步更新，从而确认"采样完成即更新输出"这一闭环调度语义在工程上的可实现性。

1.3 软件需求与环境配置

本文所涉及的软件与开发环境配置，与前文【STM32-MBD】系列保持一致。关于所需软硬件条件及详细安装过程，请务必首先参考：【STM32-MBD】（1）安装 Simulink STM32 硬件支持包。

强烈建议在安装相关软件时优先采用文中推荐版本，并严格按照步骤完成安装与配置。在 Model-Based Design 开发流程中，软件版本之间的兼容性对代码生成与工程部署具有重要影响，随意更换版本可能导致难以定位的问题。

必需的软件环境：

STM32 开发工具链（建议首先使用推荐版本跑通本文项目）
- STM32CubeMX（推荐使用 V6.4.0）
  
  用于 STM32 工程初始化与外设配置，本文中主要用于 TIM1 三相互补 PWM 及死区参数的配置。
- STM32CubeProgrammer（推荐使用 V2.6.0）
  
  用于程序下载、调试及 Flash 管理。
- STM32CubeIDE（或 Keil MDK-ARM 等 IDE 工具）
  
  用于编译、链接及调试由 Simulink 自动生成的 STM32 工程代码。
- STM32Cube_FW_G4 固件包（推荐使用 V1.5.0）
  
  提供 STM32G4 系列的 HAL 驱动与底层支持文件。
  
  若使用其它 STM32 MCU，应选择对应系列的固件包。例如，STM32F4 系列需使用 STM32Cube_FW_F4_V1.26.0。
MATLAB / Simulink 环境
- MATLAB / Simulink
  
  本文基于 MATLAB R2022b 进行开发与测试，也可使用更新版本。
- Simulink Coder
  
  用于从 Simulink 模型、Stateflow 图及 MATLAB Function 中生成 C/C++ 代码，支持快速原型、实时与非实时应用，是 STM32-MBD 工作流的核心组件。
- Embedded Coder Support Package for STMicroelectronics STM32 Processors
  
  STM32 处理器嵌入式硬件支持包，用于将 Simulink 模型直接部署到基于 STMicroelectronics STM32 处理器的硬件平台上，实现自动代码生成、编译与下载。
安装完成后的检查与验证

为确保 Simulink-STM32 代码生成与部署环境配置正确，应逐项进行基础验证测试。具体的检查流程与示例模型部署方法，请参考：【STM32-MBD】（2）Simulink 模型部署入门。

通过该基础测试，可确认以下关键环节均工作正常：
- Simulink 模型可正确生成 STM32 目标代码
- 工程可在 IDE 中顺利编译
- 程序可成功下载并在硬件上运行

基于上述原理，本文以 TIM1 产生的 TRGO 事件触发 ADC1 注入组同步采样为核心思路，将 PWM 时序、触发机制与 ADC 采样过程全部固定在硬件层面实现。Simulink 不参与触发与时序控制，仅用于对采样结果进行读取、处理与验证。

1.4 硬件需求与引脚分配

硬件平台：
本文实验基于 NUCLEO-G431RB 开发板进行。该开发板搭载 STM32G431 MCU，内部集成高级定时器 TIM1，原生支持三相互补 PWM 输出及硬件死区插入，非常适合用于电机控制与功率驱动相关实验。
为验证 PWM 波形及 ADC 同步采样时序的正确性，实验过程中配合使用示波器对关键信号进行观测与调试。
硬件外设资源分工
本实验围绕 "TIM 硬件触发 ADC 同步采样" 的核心架构，对片上外设资源进行如下分工配置：

外设	工作模式	功能说明
TIM1	中心对齐模式，频率 10kHz	CH1/CH1N、CH2/CH2N、CH3/CH3N ：输出三相互补 PWM 定时器在 PWM 运行过程中产生 TRGO 触发事件，作为 ADC1 的硬件触发源
ADC1	注入组模式，外部触发	触发源：TIM1 的 TRGO 事件；采样通道：3路（I_U / I_V / I_W）；转换完成后自动触发DMA。
ADC2	规则组模式，软件触发	用于低速采集母线电压（Vbus）、温度（Temp）。

其中，TIM 输出通道与 ADC 采样通道需根据具体硬件平台的原理图进行配置。本文实验基于 NUCLEO-G431RB 开发板搭配 NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板，支持三电阻或单电阻电流采样方案。

引脚分配
在上述硬件平台与外设分工基础上，本文采用的典型引脚分配如下。

bash 复制代码

TIM 1:
  CH1 : PA8    , CH1N : PB13
  CH2 : PA9    , CH2N : PB14
  CH3 : PA10   , CH3N : PB15
ADC 1:  
  IN2  : PA1    (I_U)
  IN12 : PB1    (I_V)
  IN15 : PB0    (I_W)
ADC 2:  
  IN11 : PC5    (Vbus)
  IN5  : PC4    (Temp)
youcans@qq.com

通过上述硬件资源分工与引脚配置，本文构建了一条 "TIM1 → TRGO → ADC1 注入组 → DMA → 内存" 的全硬件驱动同步采样链路。该链路中采样触发完全由定时器硬件事件驱动，不依赖 CPU 中断或软件调度，为后续三相电流同步采样与电流环控制实验提供了稳定、可靠的硬件基础。

2. CubeMX工程配置

在 STM32-MBD 开发中，CubeMX 主要负责对硬件外设进行结构性与时序性的配置，包括定时器的计数模式、触发事件、ADC 的外部触发方式以及 DMA 等关键硬件链路的建立；而 Simulink 则侧重于运行期数据的读取、处理与显示，不直接参与底层时序控制。

在 STM32-MBD 开发流程中，CubeMX 负责所有与硬件结构及时序相关的配置，包括定时器的运行模式、ADC 的触发方式以及中断资源的分配等；而 Simulink 仅在运行期根据这些配置完成数据读取与控制输出更新。本实验采用的 PWM 频率、ADC 触发与中断调度结构，均在 CubeMX 中一次性确定。

本实验的核心目标是验证 "ADC 同步采样完成事件驱动 PWM 更新" 的闭环调度结构，在 CubeMX 配置中需要重点关注：

TIM1 的 PWM 生成方式及其与 ADC 的触发关系；
ADC 的同步采样方式及采样完成事件配置；
中断资源的正确使能与冲突避免。

以下将按照工程创建、TIM 配置和 ADC 配置的顺序进行说明。

2.1 创建新项目

新建工程。

启动 STM32CubeMX，点击 "Start New Project"（或使用快捷键 Ctrl + N）新建工程，进入 New Project 界面。

选择 MCU：STM32G431RBT6（根据开发板所使用的 MCU 型号进行选择）

选择开发板：NUCLEO-G431RB

点击右上角 "Start Project" 创建项目

将工程保存为 STM32G431_ADC05.ioc
配置系统时钟树。

（1）点击顶部 "Clock Configuration" 选项卡，进入时钟树配置界面。

（2）设置输入频率 Input frequency = 24 MHz，系统主频 SysCLK frequency = 160 MHz

配置完成后，系统时钟状态如下：
- System Clock：160 MHz
- HCLK：160 MHz
- PCLK1：160 MHz
- PCLK2：160 MHz

系统配置（SYS / RCC）
在 Pinout & Configuration 界面中完成系统级配置：
（1）选择 System Core -- SYS：
Debug 模式设置为 Serial Wire
将基础时钟源 Timebase Source 设为 "TIM2"。
（2）选择 System Core -- RCC：
High Speed Clock (HSE)：Crystal/Ceramic Resonator
Low Speed Clock (LSE)：Disable（本实验不使用）

说明：在基于 Simulink 的 STM32-MBD 开发中，SysTick 通常由框架用于模型调度。若工程中仍需使用 HAL 的时间基准服务，可将 CubeMX 的 Timebase Source 切换至其它定时器（如 TIM2）。

GPIO 配置。

（1）将 LD2（PA5）配置为输出模式 GPIO_Output

（2）将用户按键（PC13）配置为外部中断 GPIO_EXTI13
配置虚拟串口（LPUART）

本实验使用串口将 ADC / DAC 数据发送至 PC 端用于波形显示：

启用 LPUART1

模式：Asynchronous

波特率：115200

引脚：默认 PA2（TX）/ PA3（RX），连接至 NUCLEO 板载 ST-LINK 虚拟串口

在需要高频数据传输或连续波形刷新时，可为 LPUART1_TX 分配 DMA 通道以降低 CPU 负载。

2.2 TIM 配置

在本实验中，TIM1 是整个系统的时间基准核心，承担 PWM 生成和 ADC 同步采样触发两项任务。

配置 TIM1 管脚。
在右侧 Pinout View 中，点击相应引脚并选择 TIM1 的 PWM 功能，引脚分配如下：CH1--CH3 用于输出三相 PWM 波形，对应的 CH1N--CH3N 为互补输出，由 TIM1 硬件自动完成互补关系与死区插入。

bash 复制代码

TIM1_CH1 → PA8
TIM1_CH2 → PA9
TIM1_CH3 → PA10
TIM1_CH1N → PB13
TIM1_CH2N → PB14
TIM1_CH3N → PB15

启用 TIM1，工作模式设置为 PWM Generation。
在 Pinout & Configuration 中选择 "Timers -- TIM1 -- TIM1 Mode and Configuration"，配置如下：

bash 复制代码

Clock Source: Internal Clock
Channel-1: PWM Generation CH1 CH1N （PWM 互补输出）
Channel-2: PWM Generation CH2 CH2N （PWM 互补输出）
Channel-3: PWM Generation CH3 CH3N （PWM 互补输出）

TIM1 计数器参数配置：
TIM1 在运行过程中，在 PWM 周期内的预定关键时刻产生 TRGO 触发事件。该事件作为 ADC1 注入组的外部触发源，用于启动同步采样。
触发源选择 Update Event，该 TRGO 事件将作为 ADC 同步采样的外部触发信号。

当 ARR = 7999 时，对应的 PWM 频率为 10 kHz，其计算关系如下：
f P W M = f s y s 2 ∗ ( P S C + 1 ) ∗ ( A R R + 1 ) = 160 M H z 2 ∗ 8000 = 10 k H z f_{PWM} =\frac{f_{sys}}{2*(PSC+1)*(ARR+1)} =\frac{160 MHz}{2*8000}= 10 kHz fPWM=2∗(PSC+1)∗(ARR+1)fsys=2∗8000160MHz=10kHz

bash 复制代码

Counter Settings:
   Prescaler (PSC): 0
   Counter Mode: Center Aligned mode 1
   Counter Period (ARR): 7999
   Internal Clock Division (CKD): No Division
   Repetition Counter (RCR): 0
   Auto-reload preload: Enable

Trigger Output (TRGO) Parameters:
   Trigger Event Selection TRGO: Update Event

youcans@qq.com

死区时间参数配置：
死区时间用于防止上下桥臂直通，对功率驱动的安全运行至关重要。
在 Break And Dead Time management -- Output Configuration 中进行如下设置：

bash 复制代码

Break And Dead Time management - Output Configuration:
   Automatic Output State: Disable
   DeadTime Preload: Enable
   Dead Time: 50（计数周期）

2.3 ADC 配置（同步采样与中断使能）

ADC 的配置目标是：在 TIM1 触发下完成同步采样，并在采样完成后产生中断事件，用于驱动 PWM 更新逻辑的执行。

ADC 引脚配置与中断使能
根据硬件原理图中的管脚定义，在右侧 Pinout View 中配置 ADC 相关引脚。

bash 复制代码

ADC1_IN2 → PA1（I_U）
ADC1_IN12 → PB1（I_V）
ADC1_IN15 → PB0（I_W）

ADC2_IN11 → PC5（Vbus）
ADC2_IN5 → PC4（Temp）

ADC1 注入组配置（TIM1_CH4 硬件触发同步采样）
ADC1 用于三相电流的同步采样，采用注入组（Injected Conversion）+ 外部硬件触发的工作方式，其参数配置如下：

bash 复制代码

ADCs_Common_Settings
  Mode: Independent mode
ADC_Settings:
  Clock Prescaler: Synchronous clock mode divide by 4
  Resolution: ADC 12 bits Resolution
  Data Alignment: Right alignment
  Gain Compensation: 0
  Scan Conversion Mode: Enabled
  End Of Conversion Selection: End of single conversion
  Low Power Auto Wait: Disabled
  Continuous Conversion Mode: Disabled
  Discontinuous Conversion Mode: Disabled
  DMA Continuous Requests: Enabled
ADC_Regular_Conversion Mode:
  External RegularConversions: Disabled
ADC1 → Injected Conversion Mode:
  External Injected Conversions: Enabled
  External Trigger Source: Timer 1 Trigger Out event
  External Trigger Conversion Edge: Trigger detection on the rising edge
  Number Of Conversions: 3
  Rank 1: 
    Channel: Channel 2 (PA1, I_U)
    Sampling Time: 6.5 cycles
    Offset Number: No offset
  Rank 2: 
    Channel: Channel 12 (PB1, I_V)
    Sampling Time: 6.5 cycles
    Offset Number: No offset
  Rank 3: 
    Channel: Channel 15 (PB0, I_W)
    Sampling Time: 6.5 cycles
    Offset Number: No offset
youcans@qq.com

中断与工程生成设置
在 NVIC 中确认 ADC1_2 global interrupt 已正确使能。

2.4 工程配置

点击 "Project Manager" 进入工程设置界面：

在 Project 页面：
- Project Name：STM32G431_ADC05
- 选择工程保存路径
- 勾选 "Do not generate the main()"
- Toolchain / IDE：选择 STM32CubeIDE
- 取消勾选 "Generate Under Root"
在 MCU and Firmware Package 栏：
- 取消勾选 "Use latest available version"
- 选择 STM32Cube FW_G4 V1.6.0
- 若固件包未安装在默认路径，取消 "Use Default Firmware Location" 并手动指定路径。
在 Code Generator 中：
- 勾选 "Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral"，让每个外设生成独立的'.c/.h'文件。
在 Advanced Settings 中：
- 将所有 "Driver Selector" 设置为 "LL"（默认为 HAL）------非常重要，否则后续编译会报错！
- 将 Generated Function Calls 中的 Visibility (Static) 选项全部取消。
保存工程

完成上述配置后，使用快捷键 Ctrl + S 或点击 File → Save Project 保存 CubeMX 工程文件。

注意：在 STM32CubeMX 中完成配置后，不要点击 "GENERATE CODE" 生成代码，而是仅保存 .ioc 工程文件，后续代码将由 Simulink 自动生成并集成。

3. 实验：基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环链路

本实验的 Simulink 模型以"采样完成事件驱动一次 PWM 更新"为核心设计原则：ADC 的采样时刻由 TIM1 硬件触发决定，Simulink 不参与任何触发时序控制；模型仅在 ADC 转换完成事件到来时执行一次数据读取与占空比计算，并立即更新 PWM 输出，从而形成"ADC→计算→PWM 更新"的标量通路。

3.1 模型任务与结构

本实验的硬件侧链路为：

TIM1（TRGO = Update Event）硬件触发 ADC1 采样电位器电压；
ADC 完成一次采样后产生 ADC1_2 中断事件。

Simulink 模型的任务是：在该中断事件驱动下完成一次 PWM 更新。具体分工如下：

硬件负责时序：PWM 周期、ADC 触发时刻、采样启动均由 TIM1/ADC 外设硬件完成；
模型负责运行期更新：读取 ADC 结果 → 线性映射为 duty（0~100%）→ 限幅（可选滤波）→ 更新 TIM1 PWM 输出；
严格事件驱动：PWM 占空比更新仅发生在 ADC 采样完成事件触发的 Function-call 子系统中，不依赖模型基础步长或后台周期任务。

从系统结构上看，本文构建的硬件链路和调度关系如下：

bash 复制代码

TIM1 TRGO（Update Event）
 └─ 触发 ADC1 采样（电位器）
     └─ ADC1 转换完成事件
         └─ ADC1_2_IRQHandler（Hardware Interrupt）
             └─ Function-call Triggered Subsystem
                 ├─ 读取 ADC 数据
                 ├─ 映射为 duty（%）
                 └─ 更新 PWM（TIM1_CH1）

3.2 创建仿真模型

创建 Simulink 模型

在 CubeMX 工程文件所在目录下，新建一个 Simulink 模型，并保存为：STM32G431_ADC05a.slx。

注意确保 Simulink 模型文件（.slx）与 CubeMX 工程文件（.ioc）位于同一目录，以便后续进行硬件资源关联和代码生成。

Simulink 模型的结构

Simulink 模型由两部分组成：

顶层模型（Base-rate）
仅用于系统支撑与状态指示，不参与采样或 PWM 更新调度。
事件驱动子系统（Function-call Triggered Subsystem）
由 ADC 中断触发，完成 ADC 数据读取与 PWM 占空比更新，是本实验的核心。

顶层模型（Base-rate）模块

主模型中仅放置以下模块：

Hardware Interrupt（中断入口）

模块名称：Hardware Interrupt

该模块用于将 ADC 注入组采样完成事件引入 Simulink，作为事件驱动子系统的触发源。

Interrupt group：ADC

Interrupt name：ADC1_2_IRQHandler

Events to serve：选择与 CubeMX 配置一致的 ADC 转换完成事件
- ADC1 Injected End of Conversion Sequence (ADC1 Inj EoCS)
- Events to serve：ADC2 Regular End of Conversion Sequence (ADC2 Reg EoCS)
Function-call Triggered Subsystem（事件驱动子系统）

该子系统模拟 ADC 中断服务逻辑，是 PWM 更新的唯一执行入口。

子系统类型：Triggered Subsystem

Trigger Port 类型：Function-call

事件驱动子系统内部结构

在 Function-call Triggered Subsystem 内，按如下顺序搭建模块与连接：

ADC 数据读取模块：读取 ADC

模块名称：Analog to Digital Converter

该模块在 ADC 中断触发后，读取本周期 ADC 注入组采样结果（I_U、I_V、I_W）。

ADC instance：ADC1

Conversion group：Injected

Access mode：Read only

Number of conversions：3
注意：该模块不会触发 ADC 采样，仅用于读取已经由 TIM 硬件触发完成的转换结果。
Demux 模块：信号拆分

模块名称：Demux

用于将 ADC 模块输出的三路数据拆分，便于后续连接与观察。

Number of outputs：3
Gain 模块：归一化（100/4095）

将 12-bit ADC 码值（0-4095）归一化到 Duty （0~100）。
Saturation 模块：限幅

为避免极端占空比导致输出观测不稳定，可对 duty 做限幅，例如：

Lower limit：5

Upper limit：95
PWM Output 模块：更新 PWM

在模型中添加 PWM Output 模块，用于输出三相 PWM 波形。

按照 CubeMX 项目中的 TIM1 与 GPIO 引脚配置，对模块参数进行设置：

Timer module：TIM1

Duty cycle unit：Percentage

Enable channel：勾选 Enable CH1 / CH2 / CH3，分别使能 TIM1 的 CH1、CH2、CH3

Frequency input：不启用（PWM 频率由 CubeMX 固定）

为验证 PWM 更新动作是否发生，将 Saturation 的输出直接连接到 PWM Output 的 duty 输入端，即可实现：每次 ADC 采样完成事件到来时，更新一次 PWM 占空比。

3.3 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程

模型求解器与仿真参数设置
在 Simulink 菜单中选择 "建模 → 模型设置"（或使用快捷键 Ctrl + E），打开配置参数对话框，在左侧选择 "求解器"，按如下方式进行设置：
- 将仿真时间设为 inf
- 在求解器选择中：类型选择定步长，固定步长（基础采样时间）设为 auto。
- （可选）在任务和采样周期选项中勾选："将每个离散速率视为单独任务"，"自动处理数据传输的速率转换"。
关联 CubeMX 工程文件
在配置参数窗口中，切换至硬件实现（Hardware board settings），完成目标硬件与 CubeMX 工程的关联。
- （1）确认 PC 与 STM32G431 开发板已正常连接
  在 Hardware board 下拉列表中选择 STM32G4xx Based
  注意：必须确保开发板已连接，否则无法完成硬件相关配置
- （2）点击 Browse，选择当前项目目录中的 CubeMX 工程文件 "STM32G431_ADC05.ioc"。
- （3）展开 Target hardware resources -- Timers：
  将 Timer group 设为 "Advanced Timers 1/8/20"，勾选："Show TIM1 configurations"，"Start timer during model initialization"，"Enable Update Interrupt"。
  （可选）勾选 Enable Trigger interrupt（本实验中非必须）
- （4）展开 Target hardware resources -- ADC1：
  勾选："Enable Injected EoCS interrupt"，"Run ADC calibration during model initialization"
- （5）可选，展开 Target hardware resources -- ADC2：
  勾选："Enable Regular EoCS interrupt"，"Run ADC calibration during model initialization"
保存模型
完成仿真模型与硬件配置后，将模型保存为："STM32G431_ADC05a.slx"。
再次强调：Simulink 模型文件（.slx）与 CubeMX 项目文件（.ioc）必须位于同一目录下。

3.4 STM32 代码生成与运行

硬件连接

使用 USB 线连接 PC 与 NUCLEO-G431RB 开发板，确保 ST-LINK 能够被系统正确识别。
生成并部署 STM32 代码

打开仿真模型 STM32G431_ADC05.aslx，在 "硬件（Hardware）" 选项卡中点击 "编译、部署和启动"（快捷键 Ctrl + B）。

Simulink 将自动完成以下过程：

为模型生成 STM32 目标代码；
调用 CubeMX 工程配置；
通过 IDE 完成编译与链接；
将程序下载至 NUCLEO-G431RB 开发板并启动运行。

模型编译与部署过程中的关键信息将显示在 "诊断查看器" 中。编译摘要如下。

c 复制代码

    ### 正在启动 ADC05a 的编译过程
    ### 正在为 '模型特定' 文件夹结构生成代码和工件
    ### 正在将代码生成到编译文件夹中: D:\Matlab\MBD_STM32G431\ADC05\ADC05a_ert_rtw
    ### Invoking Target Language Compiler on ADC05a.rtw
    ### Using System Target File: D:\Matlab\R2023b\rtw\c\ert\ert.tlc
...
    Download verified successfully
    ### Successful completion of build procedure for: ADC05a
    ### 'ADC05a' 的 Simulink 缓存工件是在 'D:\Matlab\MBD_STM32G431\ADC05\ADC05a.slxc' 中创建的。
    编译过程已成功完成
    编译的顶层模型目标:
    
    模型      操作           重新编译原因     
    ================================
    ADC05a  代码已生成并完成编译。  生成的代码已过期。  
    
    编译了 1 个模型，共 1 个模型(0 个模型已经是最新的)
    编译持续时间: 0h 0m 16.19s

至此，Simulink 模型已成功生成 STM32 代码并部署至硬件运行，可通过示波器对输出波形进行验证。

3.5 实验结果分析

模型下载运行后，通过旋转电位器改变输入电压，并使用示波器对 TIM1_CH1 输出波形进行观测，实验现象如下。

PWM 占空比随输入电压连续变化
在示波器上可以观察到：
- PWM 频率保持恒定（与 CubeMX 配置一致，如 10 kHz）；
- 随着电位器旋转，PWM 波形的高电平宽度发生连续变化；
- 当电位器接近最低端时，占空比接近最小值（如限幅设定的 5%）；
- 当电位器接近最高端时，占空比接近最大值（如 95% 或 100%）。

这表明 ADC 采样值已正确映射为 PWM 占空比，并成功更新至定时器输出。

更新节奏与采样事件一致
在 ADC 采样完成事件驱动的结构下，PWM 占空比更新仅发生在 ADC 转换完成时刻。
通过在 Triggered Subsystem 中加入 GPIO 翻转信号（LD2）进行辅助观测，可发现：
- LED 翻转频率与 ADC 触发频率一致；
- 每次 LED 翻转都对应一次 PWM 占空比更新；
- 未发生"周期性后台更新"或额外无关触发。

这说明 PWM 更新确实由 ADC 采样完成事件驱动，而不是由模型基础步长或主循环触发。

本实验验证了以下关键结论：

TIM1 硬件触发 ADC 采样能够稳定工作；
ADC 采样完成事件可以作为可靠的调度源；
在同一事件驱动子系统内读取 ADC 结果并更新 PWM 输出是可行且时序一致的；
"采样完成即更新输出"的结构在 Simulink MBD 框架下可以清晰实现。

通过示波器观察到的 PWM 占空比连续变化现象，证明了"电位器电压 → ADC 采样 → 事件驱动计算 → PWM 更新"这一标量闭环通路已经建立成功，为后续引入控制算法（比例/PI、电流环、FOC）奠定了稳定的调度基础。

5. 总结

本实验基于 ADC 同步采样与事件驱动结构，完成了电位器输入到 PWM 占空比更新的标量通路验证。示波器观测结果表明，PWM 占空比随 ADC 采样结果连续变化，且更新行为严格由采样完成事件驱动。该结果验证了"采样完成即更新输出"的调度语义在 STM32-MBD 框架下的可实现性，为后续引入比例/PI 控制及完整 FOC 控制算法提供了稳定可靠的结构基础。

youcans@qq.com 原创作品，转载必须标注原文链接：

【STM32-MBD】（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路(https://blog.csdn.net/youcans/article/details/157937834)

Crated：2026-02

【STM32-MBD】（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路

【STM32-MBD】（17）基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环控制链路

1. 项目介绍

1.1 项目内容

1.2 实验方案

1.3 软件需求与环境配置

1.4 硬件需求与引脚分配

2. CubeMX工程配置

2.1 创建新项目

2.2 TIM 配置

2.3 ADC 配置（同步采样与中断使能）

2.4 工程配置

3. 实验 ：基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环链路

3.1 模型任务与结构

3.2 创建仿真模型

3.3 关联 Simulink 模型与 CubeMX 工程

3.4 STM32 代码生成与运行

3.5 实验结果分析

5. 总结

3. 实验：基于 ADC 同步采样的 PWM 闭环链路