STM32 HRTIM 学习心得（3）：SVPWM 输出

1. 前言

此篇，实现通过 SVPWM 完成对永磁无刷电机的开环控制。

2. FOC 开环控制简单概述

在电机控制中，如果我们期望控制电机处于任意角度的角度，可以通过 FOC 算法实现，而且其中用于控制单片机引脚输出对应 PWM 的方波，用于控制电机 H 桥开断，是由其中的 SVPWM 模块来实现的。

2.1 8个基本矢量

对于 FOC 控制来说，我们通过三相 ABC 控制电机内部的磁场，因而有八个基本实现，其中 2 个是零矢量，分别为 ABC 上桥臂都闭合或者 ABC 上桥臂都打开，如果把 ABC 对应上桥臂打开定义为 1，关断定义为 0，则两个零矢量分别可定义为 000 和 111。

此外，还有三个桥臂分别打开关闭的组合类型：100、110、010、011、001、101。对应如下的电压（电流）矢量图形：

6个非零矢量，将整个平面划分为了 6 个扇区。通过控制任意相邻两个矢量的长度，我们就可以实现让合成矢量处于扇区内的任意一个方向。

2.2 电机的模型

如果对电机进行 d-q 旋转坐标系建模

可得到形式永磁同步电机电磁转矩表达式 ：
Te=32p[λpmiq+(Ld−Lq)idiq] T_e = \frac{3}{2}p[\lambda_{pm}i_q + (L_d - L_q)i_di_q] Te=23p[λpmiq+(Ld−Lq)idiq]

其中：

永磁转矩项 ：32pλpmiq\frac{3}{2}p\lambda_{pm}i_q23pλpmiq

由永磁磁场与电枢反应磁场（q轴电流产生）相互作用产生，与 iqi_qiq 成正比，是表贴式永磁电机（Ld=LqL_d = L_qLd=Lq）的主要转矩来源。
磁阻转矩项 ：32p(Ld−Lq)idiq\frac{3}{2}p(L_d - L_q)i_di_q23p(Ld−Lq)idiq

我们通过 iqi_qiq 来控制电机的转矩和转动，对于嵌入式的电机当其高速旋转时，我们可能还需控制 idi_did 来调节磁阻。

通过反 Park 变换，我们可以把期望作用于电机上的 iqi_qiq 和 idi_did （会随着电机转动而改变，可视为旋转坐标系）转为静止坐标上的 iβi_\betaiβ 和 iαi_\alphaiα 来描述。

三相 ABC 的三相电压和电流也可以通过 Clark 变换成两相坐标系 αβ\alpha \betaαβ 坐标系来描述，进而实现能够通过调整 ABC 三相输出情况，进而间接控制电机的旋转。

对于电机来说，我们可以定义旋转坐标系 dq 与静止坐标系的夹角为电机的旋转角度 θ\thetaθ，借助反 Park 变换可以将期望的 dq 值和 θ\thetaθ 转换为 αβ\alpha\betaαβ 下的 UαU_\alphaUα 和 UβU_\betaUβ，进而就能够实现电机的开环控制。

2.3 矢量作用时长

如果把控制电机工作的时间按照 TsT_sTs 为刻度进行划分，即可把 TsT_sTs 定义为周期，在一个周期 TsT_sTs 内，可以由三部分时长组成：
Ts=Tx+Ty+Tn T_s = T_x + T_y + T_n Ts=Tx+Ty+Tn

其中：

TxT_xTx 和 TyT_yTy 为相邻两个非零矢量，例如：扇区一，对应图上的 U4U_4U4 和 U6U_6U6;
TnT_nTn：为零矢量；

即，通过零矢量、两个基本矢量就可以控制电机处于任意角度。

对应任意扇区的作用时长 TxT_xTx 和 TyT_yTy 与 UαU_\alphaUα 和 UβU_\betaUβ 的电压输出大小，可以总结成如下三个表达式：

X=3TsUdcUβY=3TsUdc(32Uα+12Uβ)Z=3TsUdc(−32Uα+12Uβ) \begin{align} X &= \frac{\sqrt{3}T_s}{U_{dc}}U_\beta\\ Y &= \frac{\sqrt{3}T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}U_\alpha + \frac{1}{2}U_\beta)\\ Z &= \frac{\sqrt{3}T_s}{U_{dc}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}U_\alpha + \frac{1}{2}U_\beta) \end{align} XYZ=Udc3 TsUβ=Udc3 Ts(23 Uα+21Uβ)=Udc3 Ts(−23 Uα+21Uβ)

对于具体某个扇区的 TxT_xTx 和 TyT_yTy 取值如下：

扇区	TxT_xTx	TyT_yTy
扇区一	−Z-Z−Z	XXX
扇区二	ZZZ	YYY
扇区三	XXX	−Y-Y−Y
扇区四	−X-X−X	ZZZ
扇区五	−Y-Y−Y	−Z-Z−Z
扇区六	YYY	−X-X−X

2.4 扇区判断

如何判断当前处于哪个扇区呢？也可以总结成如下的三个表达式：
{U1=UβU2=32Uα−12UβU3=−32Uα−12Uβ \begin{cases} U_1 = U_\beta\\ U_2 = \frac{\sqrt{3}}{2}U_\alpha - \frac{1}{2}U_\beta\\ U_3 = -\frac{\sqrt{3}}{2}U_\alpha - \frac{1}{2}U_\beta \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧U1=UβU2=23 Uα−21UβU3=−23 Uα−21Uβ

借助三者的函数曲线图像：

其中黄色为 U1U_1U1、蓝色为 U2U_2U2、红色为 U3U_3U3。

借助三者的函数曲线，我们可以很容易得到：

在扇区一：U1>0U_1 \gt 0U1>0、U2>0U_2 \gt 0U2>0、U3<0U_3 \lt 0U3<0；
在扇区二：U1>0U_1 \gt 0U1>0、U2<0U_2 \lt 0U2<0、U3<0U_3 \lt 0U3<0；
在扇区三：U1>0U_1 \gt 0U1>0、U2<0U_2 \lt 0U2<0、U3>0U_3 \gt 0U3>0；
在扇区四：U1<0U_1 \lt 0U1<0、U2<0U_2 \lt 0U2<0、U3>0U_3 \gt 0U3>0；
在扇区五：U1<0U_1 \lt 0U1<0、U2>0U_2 \gt 0U2>0、U3>0U_3 \gt 0U3>0；
在扇区六：U1<0U_1 \lt 0U1<0、U2>0U_2 \gt 0U2>0、U3<0U_3 \lt 0U3<0；

定义符号 A、B、C，它们的取值条件如下：

当 U1>0U_1 \gt 0U1>0 时，A=1A = 1A=1；当 U1<0U_1 \lt 0U1<0 时，A=0A = 0A=0；
当 U2>0U_2 \gt 0U2>0 时，B=1B = 1B=1；当 U2<0U_2 \lt 0U2<0 时，B=0B = 0B=0；
当 U3>0U_3 \gt 0U3>0 时，C=1C = 1C=1；当 U3<0U_3 \lt 0U3<0 时，C=0C = 0C=0；

定义符号 N，它的取值表达式为：N=4C+2B+AN = 4C+2B+AN=4C+2B+A；

综合上述的所有内容，我们可以得到一张，可以用于判断扇区位置的表格：

扇区	C	B	A	N
一	0	1	1	3
二	0	0	1	1
三	1	0	1	5
四	1	0	0	4
五	1	1	0	6
六	0	1	0	2

2.5 控制流程

对应任意一个扇区，我们都有一个固定的控制顺序，目的是避免单次同时控制多个 MOS 管，尽可能减少导通损耗。

以扇区一为例：
0
1
2
3
4
5
100
110
111
000

先 A 相导通、BC 相断开（状态 100）；接着导通 B 相，C 相仍然断开（状态 110）；接着三相同时导通；再逆过来，C 相先断开（状态 110）；再断开 B 相（状态 100）；最后三相全断开（状态 000）；接着先 A 相导通（状态 100）；以此反复。这样就是在一个扇区内的 ABC 三相 MOS 的控制流程。

在实际应用，我们需要通过单片机的定时器来输出 PWM，观察控制流程可以发现 MOS 的导通从 000→111000 \rightarrow 111000→111，又从 111→000111 \rightarrow 000111→000 刚好具有对称的特性，如果定时器采用中心对称的计数方式，那么我们就可以只控制前部分的逻辑，由单片机的硬件自动帮我们完成后部分的控制逻辑。

例如：

定义 OCREF A 为 A 相的比较器，OCREF B 为 B 相的比较器，计数器递增到达 OCREF A 时，导通 A 相 MOS 管，实现状态从 000→100000 \rightarrow 100000→100；计数器继续递增到达 OCREF B 时，导通 B 相 MOS 管，实现状态从 100→110100 \rightarrow 110100→110；同理，可以再加一个 OCREF C 来实现 C 相的控制。

当计数器到达顶点后开始递减，以此会断开 C 相的 MOS、B 相的 MOS，最后是 A 相的 MOS，进而自动实现从 111→000111 \rightarrow 000111→000 状态的切换。

2.6 定时器计数器和比较器取值

由于我们可以采用中心对齐的方式来设置定时器，因此定时器的计数器取值就取决于我们期望的输出频率计算的值，再除以 2 即可。

例如：采用频率为 10KHz 的 PWM 周期来驱动电机。采用 STM32G474 这块单片机，其系统主频的最大 170MHz，如果 HRTIM 基于主频时钟，这时我们设置定时器计数器的值为 8500 即可实现 10KHz 的输出频率：

比较器的取值我们定义 A 相的取值为 TaT_aTa，同理 BC 分别为 TbT_bTb 和 TcT_cTc。由于在不同扇区，我们要控制基本矢量的流程也不一样，因此当电机处于不同的扇区时，这三相的取值大小会有不同，总结下来，可写成下面的表达式：
{T1=Ts−Tx−Ty4T2=Ts+Tx−Ty4T3=Ts+Tx+Ty4 \begin{cases} T_1 = \frac{T_s - T_x - T_y}{4}\\ T_2 = \frac{T_s + T_x - T_y}{4}\\ T_3 = \frac{T_s + T_x + T_y}{4} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧T1=4Ts−Tx−TyT2=4Ts+Tx−TyT3=4Ts+Tx+Ty

其中：

T1T_1T1：是第一个比较器的值，可能是比较器 A/B/C 的任一一个；
T2T_2T2：是第二个比较器的值；
T3T_3T3：是第三个比较器的值；

不同的扇区 ABC 的比较器分别的取值，如下表：

扇区	TaT_aTa	TbT_bTb	TcT_cTc
一	T1T_1T1	T2T_2T2	T3T_3T3
二	T2T_2T2	T1T_1T1	T3T_3T3
三	T3T_3T3	T1T_1T1	T3T_3T3
四	T3T_3T3	T2T_2T2	T1T_1T1
五	T2T_2T2	T3T_3T3	T1T_1T1
六	T1T_1T1	T3T_3T3	T2T_2T2

2.7 小结

开环控制的流程如下：

我们需要得到当前期望电机输出的力矩、磁阻和角度的大小、分别对应 iqi_qiq（vqv_qvq）、idi_did（vdv_dvd）和 θ\thetaθ；
我们将期望输出的 iqi_qiq 或 vqv_qvq、idi_did 或 vdv_dvd 和 θ\thetaθ，通过反 Park 变换成 UαU_\alphaUα 和 UβU_\betaUβ；
根据 UαU_\alphaUα 和 UβU_\betaUβ 的值，可以得到当前输出要作用在哪个扇区上，判断出需要控制的两个基本矢量；
根据 UαU_\alphaUα 和 UβU_\betaUβ 的值，得到两个基本矢量的作用时长；
确定电机的输出控制频率，计算出计数器的上限值 ；同时计算出 T1T2T3T_1 T_2 T_3T1T2T3 的值，然后根据当前输出所在的扇区，分别赋值为三相各自的比较器；

3. Simulink 仿真 SVPWM 算法

总体框图如下：

TpwmT_{pwm}Tpwm 是 PWM 的输出"频率"，这里模型设置的步长是 1e-6 即 0.00001 秒运行一次，即该模型的一个 PWM 的周期为 18000×1e−6=0.18s18000 \times 1e-6 = 0.18s18000×1e−6=0.18s，这取值并没有太大所谓，主要是定义 TsT_sTs 的时长。

设置期望的电机旋转角度 θ\thetaθ 设置如下，输出 0 到 2π2\pi2π，旋转的速度为 0.1s 一圈：

FOC 算法的框图如下：

输入进来后，先对 θ\thetaθ 和 vqvdv_q v_dvqvd 进行反 Park 变换，得到对应的 UβUαU_\beta U_\alphaUβUα 的值，然后输入到 SVPWM 算法中，计算得到对应的定时器三个比较器的取值。将三个比较器的值输出。

其中 SVPWM 的实现如下：

matlab 复制代码

function [Tcmp1, Tcmp2, Tcmp3, Sector] = fcn(Valpha, Vbeta, Udc, Tpwm)

Sector = single(0);
Tcmp1  = single(0);
Tcmp2  = single(0);
Tcmp3  = single(0);
N      = single(0);

%======================== Parameters Statement ==========================%

    Vref1 = Vbeta;                          % A
    Vref2 = (sqrt(3)*Valpha - Vbeta)/2;     % B
    Vref3 = (-sqrt(3)*Valpha - Vbeta)/2;    % C

%========================= Sector Calculation ===========================%

    % N = 4C + 2B + A

    if (Vref1 > 0)
        N = single(1);
    end
    if (Vref2 > 0)
        N = N + single(2);
    end
    if (Vref3 > 0)
        N = N + single(4);
    end

    switch (N)
        case 1 % 扇区二
            Sector = single(2);
        case 2 % 扇区六
            Sector = single(6);
        case 3 % 扇区一
            Sector = single(1);
        case 4 % 扇区四
            Sector = single(4);
        case 5 % 扇区三
            Sector = single(3);
        otherwise % 扇区五
            Sector = single(5);
    end

%========================= X Y Z Calculation ===========================%

X = sqrt(3)*Vbeta*Tpwm/Udc;
Y = Tpwm/Udc*(3/2*Valpha+sqrt(3)/2*Vbeta);
Z = Tpwm/Udc*(-3/2*Valpha+sqrt(3)/2*Vbeta);

%======================= Duty Ratio Calculation ========================%

% 根据当前所在的扇区
% 确定对应扇区的两个基本矢量 Tx Ty 的作用时长

switch (N)
    case 1                  % 扇区二
        Tx =  Z; Ty =  Y;
    case 2                  % 扇区六
        Tx =  Y; Ty = -X;
    case 3                  % 扇区一
        Tx = -Z; Ty =  X;
    case 4                  % 扇区四
        Tx = -X; Ty =  Z;
    case 5                  % 扇区三
        Tx =  X; Ty = -Y;
    otherwise               % 扇区五
        Tx = -Y; Ty = -Z;
end

if Tx + Ty > Tpwm
    Tx = Tx/(Tx+Ty);
    Ty = Ty/(Tx+Ty);
else
    Tx = Tx;
    Ty = Ty;
end

T1 = single((Tpwm - (Tx+Ty))/4.0);
T2 = single(Tx + T1 / 2);
T3 = single(Ty + T2 / 2);

%======================= Duty Ratio Calculation ========================%

switch (N)
    case 1          % 扇区二
        Tcmp1 = T2;
        Tcmp2 = T1;
        Tcmp3 = T3;
    case 2          % 扇区六
        Tcmp1 = T1;
        Tcmp2 = T3;
        Tcmp3 = T2;
    case 3          % 扇区一
        Tcmp1 = T1;
        Tcmp2 = T3;
        Tcmp3 = T2;
    case 4          % 扇区四
        Tcmp1 = T2;
        Tcmp2 = T3;
        Tcmp3 = T1;
    case 5          % 扇区三
        Tcmp1 = T3;
        Tcmp2 = T1;
        Tcmp3 = T2;
    otherwise       % 扇区五
        Tcmp1 = T3;
        Tcmp2 = T2;
        Tcmp3 = T1;
end

end % function

SVPWM 输出接到一个模拟的定时器中，定时器的计数器采用中心对称的计数方式，设置数值为 9000 等于 1/21/21/2 的 TpwmT_{pwm}Tpwm：

通过一个减法器，让当前计数器的值减去比较器的值，结果输入到一个 Relay 模块，如果计算出的值大于 0，则 Relay 输出 True、反之 Relay 输出 False，该输出值通过 Mux 合并输出。

截取最终输出的波形其中一小段查看，可以看到随着 θ\thetaθ 的递增，A 相的占空比逐渐增大、C 相的占空比逐渐减小，而 B 相保存不变。对应是扇区六的控制，说明当前正在控制电机从 U5U_5U5 逐渐转动到 U4U_4U4，从扇区六向扇区一移动：

4. 配置 HTRIM 输出 SVPWM

设计思路：

配置三路定时器 A\B\C 工作在 up-down 模式，采用中心对称生成互补的 PWM 波；
配置主定时器用于同步 A\B\C 三个定时器的 PWM 输出；
配置 A\B\C 三路的输出一个带死区的互补 PWM；

4.1 配置主定时器

配置主定时器的输出频率为 10KHz，用于同步复位三个定时器的计数器。

4.2 配置定时器工作在 up-down 模式

参考手册可以知道，如果把 Compare 设置成为 greater than ：

可以实现在计数器达到 CMP 值（比较器）时输出高电平、在计数器值小于 CMP 值后自动拉低输出为低电平，正好可以符合我们的需求。

以定时器 A 为例：

配置定时器 A 使能 TA1 和 TA2 的输出；
配置定时器 A 的定时器分频基准时钟为系统频率 170MHz；
配置定时器 A 计数器工作在 up-down 模式；
配置计数器为连续计数模式；

配置 Preload Enabled，我们更新比较器的时候，会先写入比较器的影子寄存器，但 Period 触发 Reset 或者 Roll-over 时候再写入到比较器里面；
设置在 TA1 和 TA2 插入一个死区；
设置 Reset 或者 Roll-over 时候，触发定时器内的计数器值更新（Period 或者比较器等）；

设置 Reset Trigger 事件有 1 个，就是当 Master Timer 触发 period 事件时候复位计数器（用于三个定时器的计数器同步）；
设置 Compare Unit 1 比较方式为 greater than comparsion；
Compare Unit 2 不需要设置，因为开启死区后，已经能够自动为我们输出一个互补信号了；

设置 Dead Time 为 Enable，然后 Rising Value 和 Falling Value 为 170，即：死区时间为 1us；

设置 Output 1 的配置，配置当 Compare 1 事件触发时，使输出变为 active state；
设置默认的 inactive 输出为低电平；
不需要设置 Output 2；

生成代码，烧录后即可看到一个对互补输出。

同理配置 Timer B 和 Timer C，怎么判断输出是符合我们前面设计的中心对称呢？我这样是捕获三个定时器的高电平输出，然后分别配置每个定时器的输出不同的占空比，如果它们的高电平能够中心对称就说明，输出是符合我们设计是中心对称输出的。

代码设计如下：

h 复制代码

struct timer_data
{
    uint16_t period1;
    uint16_t period2;
    uint16_t period3;
    uint16_t tcmp1;
    uint16_t tcmp2;
    uint16_t tcmp3;
};

c 复制代码

timer_data g_timer_data = {8500, 8500, 8500, 7500, 1250, 4250};

static void svpwm_compare1_update(HRTIM_HandleTypeDef *hhrtim, uint16_t TimerIdx)
{
    __HAL_HRTIM_SetPeriod(hhrtim, TimerIdx, g_timer_data.period1);
    __HAL_HRTIM_SETCOMPARE(hhrtim, TimerIdx, HRTIM_COMPAREUNIT_1, g_timer_data.tcmp1);
}

static void svpwm_compare2_update(HRTIM_HandleTypeDef *hhrtim, uint16_t TimerIdx)
{
    __HAL_HRTIM_SetPeriod(hhrtim, TimerIdx, g_timer_data.period2);
    __HAL_HRTIM_SETCOMPARE(hhrtim, TimerIdx, HRTIM_COMPAREUNIT_1, g_timer_data.tcmp2);
}

static void svpwm_compare3_update(HRTIM_HandleTypeDef *hhrtim, uint16_t TimerIdx)
{
    __HAL_HRTIM_SetPeriod(hhrtim, TimerIdx, g_timer_data.period3);
    __HAL_HRTIM_SETCOMPARE(hhrtim, TimerIdx, HRTIM_COMPAREUNIT_1, g_timer_data.tcmp3);
}

void svpwm_init()
{
    svpwm_compare1_update(&hhrtim1, HRTIM_TIMERINDEX_TIMER_A);
    svpwm_compare2_update(&hhrtim1, HRTIM_TIMERINDEX_TIMER_B);
    svpwm_compare3_update(&hhrtim1, HRTIM_TIMERINDEX_TIMER_C);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TA1);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TA2);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TB1);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TB2);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TC1);
    HAL_HRTIM_WaveformOutputStart(&hhrtim1, HRTIM_OUTPUT_TC2);
    // 实际并没有开启 DMA，这里设置成 DMA 方式启动不会有影响的
    HAL_HRTIM_WaveformCountStart_DMA(&hhrtim1, HRTIM_TIMERID_TIMER_A);
    HAL_HRTIM_WaveformCountStart_DMA(&hhrtim1, HRTIM_TIMERID_TIMER_B);
    HAL_HRTIM_WaveformCountStart_DMA(&hhrtim1, HRTIM_TIMERID_TIMER_C);
}

烧录后，捕获三个定时器的 TA1 通道输出：

由此，可见配置没问题。

4.2 SVPWM 实现

SVPWM 算法代码实现如下：

c 复制代码

void svpwm_calculate(float valpha, float vbeta, float Udc, float ts, float &tcmp1, float &tcmp2, float &tcmp3, uint8_t &sector)
{
    static const float sqrt3 = std::sqrt(3);

    float vref1 = vbeta;
    float vref2 = (sqrt3 * valpha - vbeta) / 2.0f;
    float vref3 = (-sqrt3 * valpha - vbeta) / 2.0f;

    uint8_t n = 0;
    n += (vref1 > 0 ? 1 : 0);
    n += (vref2 > 0 ? 2 : 0);
    n += (vref3 > 0 ? 4 : 0);
    switch (n) {
        case 1:  sector = 2; break;
        case 2:  sector = 6; break;
        case 3:  sector = 1; break;
        case 4:  sector = 4; break;
        case 5:  sector = 3; break;
        default: sector = 5; break;
    }

    // X Y Z Calculation

    float x = sqrt3 * vbeta * ts / Udc;
    float y = ts / Udc * (3.0f / 2.0f * valpha + sqrt3 / 2.0f * vbeta);
    float z = ts / Udc * (-3.0f / 2.0f * valpha + sqrt3 / 2.0f * vbeta);

    // Duty Ratio Calculation
    // 根据当前所在的扇区
    // 确定对应扇区的两个基本矢量 Tx Ty 的作用时长

    float tx = 0.0f;
    float ty = 0.0f;
    switch (sector) {
        case 1:  tx = -z; ty =  x; break;
        case 2:  tx =  z; ty =  y; break;
        case 3:  tx =  x; ty = -y; break;
        case 4:  tx = -x; ty =  z; break;
        case 5:  tx = -y; ty = -z; break;
        default: tx =  y; ty = -x; break;
    }

    /* Over-modulation: scale tx,ty so tx+ty == ts (same units as before), keep direction. */
    const float tx_ty = tx + ty;
    if (tx_ty > ts && tx_ty > 0.0f) {
        const float scale = ts / tx_ty;
        tx *= scale;
        ty *= scale;
    }

    // 计算比较器的三个基本取值
    float t1 = (ts - (tx_ty)) / 4.0f;
    float t2 = t1 + tx / 2;
    float t3 = t2 + ty / 2;

    switch (sector) {
        case 1:  tcmp1 = t1; tcmp2 = t2; tcmp3 = t3; break;
        case 2:  tcmp1 = t2; tcmp2 = t1; tcmp3 = t3; break;
        case 3:  tcmp1 = t3; tcmp2 = t1; tcmp3 = t2; break;
        case 4:  tcmp1 = t3; tcmp2 = t2; tcmp3 = t1; break;
        case 5:  tcmp1 = t2; tcmp2 = t3; tcmp3 = t1; break;
        default: tcmp1 = t1; tcmp2 = t3; tcmp3 = t2; break;
    }
}

4.3 Vofa+ 观测 SVPWM 输出

配置 Vofa+ 观察我们实现的 SVPWM 是否生成了正确的马鞍波。这里我采用的 UART + DMA，使用 DMA 自动传输将 s_vofaFrame 传输给串口，波特率配置为 921600。

vofa 下位机实现代码：

c 复制代码

enum VofaDataIdx : uint8_t
{
    VOFADATA_IDX_TCMP1 = 0,     /*!< 比较器1的值 */
    VOFADATA_IDX_TCMP2,         /*!< 比较器2的值 */
    VOFADATA_IDX_TCMP3,         /*!< 比较器3的值 */
    VOFADATA_IDX_SECTOR,        /*!< 扇区 */
    VOFADATA_IDX_THETA,         /*!< 角度 */
    VOFADATA_IDX_COUNT,         /*!< 数据长度 */
};


struct VofaFrame
{
    float fdata[VOFADATA_IDX_COUNT];
    unsigned char tail[4]{0x00, 0x00, 0x80, 0x7f};
};

extern UART_HandleTypeDef huart2;
static VofaFrame s_vofaFrame;


VofaService::VofaService(Context &context)
    : _context(context),
      _focService(_context.focService()),
      _sensorService(_context.sensorService())
{
}

VofaService::~VofaService()
{
}

void VofaService::init()
{
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t *)&s_vofaFrame, sizeof(s_vofaFrame));
}

void VofaService::yield()
{
    s_vofaFrame.fdata[VOFADATA_IDX_TCMP1]  = _focService._tcmp1;
    s_vofaFrame.fdata[VOFADATA_IDX_TCMP2]  = _focService._tcmp2;
    s_vofaFrame.fdata[VOFADATA_IDX_TCMP3]  = _focService._tcmp3;
    s_vofaFrame.fdata[VOFADATA_IDX_SECTOR] = static_cast<float>(_focService._sector);
    s_vofaFrame.fdata[VOFADATA_IDX_THETA]  = _focService._theta;
}

可以观察到波形为正确的马鞍波：

STM32 HRTIM 学习心得（3）：SVPWM 输出

1. 前言

2. FOC 开环控制简单概述

2.1 8个基本矢量

2.2 电机的模型

2.3 矢量作用时长

2.4 扇区判断

2.5 控制流程

2.6 定时器计数器和比较器取值

2.7 小结

3. Simulink 仿真 SVPWM 算法

4. 配置 HTRIM 输出 SVPWM

4.1 配置主定时器

4.2 配置定时器工作在 up-down 模式

4.2 SVPWM 实现

4.3 Vofa+ 观测 SVPWM 输出

4.4 控制电机