电机驱动开发学习20. 霍尔有感 SVPWM FOC 速度闭环

电机驱动开发学习20. 霍尔有感 SVPWM FOC 速度闭环（对齐野火官方）

一、本章在系列中的位置
- [1.1 与前面章节的衔接](#1.1 与前面章节的衔接)
- [1.2 本章目标](#1.2 本章目标)
- [1.3 本章新增知识点（前面章节未展开的）](#1.3 本章新增知识点（前面章节未展开的）)
二、官方算法详解（本章核心）
- [2.1 ST `MCM_Clarke` / `MCM_Park` / `MCM_Rev_Park`](#2.1 ST MCM_Clarke / MCM_Park / MCM_Rev_Park)
- - [2.1.1 与 lesson15「经典」公式对照](#2.1.1 与 lesson15「经典」公式对照)
  - [2.1.2 为什么不能混用](#2.1.2 为什么不能混用)
  - [2.1.3 物理直觉（简记）](#2.1.3 物理直觉（简记）)
- [2.2 ST 电压 s16 标度](#2.2 ST 电压 s16 标度)
- - [2.2.1 官方在算什么](#2.2.1 官方在算什么)
  - [2.2.2 与 lesson18 的差异](#2.2.2 与 lesson18 的差异)
  - [2.2.3 `SQRT3FACTOR` 从哪来](#2.2.3 SQRT3FACTOR 从哪来)
- [2.3 β 取反（发生在 SVPWM，不是 RevPark 之外再翻一次）](#2.3 β 取反（发生在 SVPWM，不是 RevPark 之外再翻一次）)
- [2.4 CCR 公式（`PWMC_SetPhaseVoltage`）](#2.4 CCR 公式（PWMC_SetPhaseVoltage）)
- - [2.4.1 周期约定](#2.4.1 周期约定)
  - [2.4.2 中间量](#2.4.2 中间量)
  - [2.4.3 和 lesson18 七段式的关系](#2.4.3 和 lesson18 七段式的关系)
- [2.5 霍尔相移 `HALL_PHASE_SHIFT = 240°`](#2.5 霍尔相移 HALL_PHASE_SHIFT = 240°)
- - [2.5.1 定义](#2.5.1 定义)
  - [2.5.2 扇区角怎么算（对齐 `HALL_Clear`）](#2.5.2 扇区角怎么算（对齐 HALL_Clear）)
  - [2.5.3 调相移的正确姿势](#2.5.3 调相移的正确姿势)
- [2.6 `HALL_CalcElAngle`：边沿锚定 + 速度积分](#2.6 HALL_CalcElAngle：边沿锚定 + 速度积分)
- - [2.6.1 官方在做什么](#2.6.1 官方在做什么)
  - [2.6.2 本课对应实现](#2.6.2 本课对应实现)
  - [2.6.3 和 lesson17/18「TIM5 插值」的对比](#2.6.3 和 lesson17/18「TIM5 插值」的对比)
- [2.7 一条必须成套的链路（排障用）](#2.7 一条必须成套的链路（排障用）)
三、移植了官方的哪些功能
四、硬件与铭牌
- [4.1 引脚（Motor1 / 接口 1）](#4.1 引脚（Motor1 / 接口 1）)
- [4.2 电机铭牌（本机）](#4.2 电机铭牌（本机）)
五、程序设计
- [5.1 相对 lesson18/19 的目录变更](#5.1 相对 lesson18/19 的目录变更)
- [5.2 控制链路](#5.2 控制链路)
- [5.3 启动状态机（`bsp_foc_boot`）](#5.3 启动状态机（bsp_foc_boot）)
- - [5.3.1 本章启动方式](#5.3.1 本章启动方式)
  - [5.3.2 默认路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 0`）](#5.3.2 默认路径（FOC_BOOT_USE_ALIGN = 0）)
  - [5.3.3 Run 内的「软衔接」（不是 Drag，但是启动关键）](#5.3.3 Run 内的「软衔接」（不是 Drag，但是启动关键）)
  - [5.3.4 可选路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 1`，教学/标定）](#5.3.4 可选路径（FOC_BOOT_USE_ALIGN = 1，教学/标定）)
  - [5.3.5 与 lesson19 / 官方启动对照](#5.3.5 与 lesson19 / 官方启动对照)
- [5.4 与官方 / lesson19 运行对照](#5.4 与官方 / lesson19 运行对照)
- [5.5 按键功能（骄阳板）](#5.5 按键功能（骄阳板）)
六、实验步骤
- [6.1 先烧官方 hex 验证硬件](#6.1 先烧官方 hex 验证硬件)
- [6.2 本课固件](#6.2 本课固件)
- [6.3 变量曲线解析](#6.3 变量曲线解析)
- - [6.3.1 电角度](#6.3.1 电角度)
  - [6.3.2 目标转速](#6.3.2 目标转速)
  - [6.3.3 g_fm_target_iq Q轴电流给定 I q ∗ I q ∗ I^*_qIq* Iq∗Iq∗](#6.3.3 g_fm_target_iq Q轴电流给定 I q ∗ I q ∗ I^_qIq Iq∗Iq∗)
  - [6.3.4 比较寄存器CCR g_fm_ccr_*](#6.3.4 比较寄存器CCR g_fm_ccr_*)
  - 数值怎么理解
  - 和扇区的关系
  - 看曲线时注意
七、小结与下一章

一、本章在系列中的位置

1.1 与前面章节的衔接

章节	前节已经掌握的	本章如何用到
14 FOC 架构	双环 + 坐标变换总览	控制框图不变
15 Clark/Park/InvPark	经典等幅值变换公式	本章改为 ST MCSDK 同款公式（见 1.3）
16 DQ 电流环	Id/Iq PI	保留；环路搬到 ADC 注入 ISR
17 速度外环	速度 PI → Iq*	保留（约 50 ms 慢环）
18 SVPWM	自研七段式：扇区→Ta/Tb→CCR	替换为官方 `PWMC_SetPhaseVoltage`（关键差异）
19 三段式启动	Align→Drag→Run，接口 2 六步桥	本章换接口 1 ；默认无 Align/Drag，对齐官方 Charge→Offset→Run

一句话：

lesson19 在六步板上教「怎么从静止爬起来」；

lesson20 在三相全桥上教「怎么按野火官方 Hall FOC 把正弦电机真正 SVPWM 闭环转起来」。

1.2 本章目标

在 无刷驱动接口 1 + 正弦反电动势霍尔电机 上，对照官方工程

improve_part/PMSM_FOC_V5.44_Hall_speed_control，跑通：

复制代码

ChargeCap → OffsetCal → Run(霍尔θ + Id/Iq 双环 + 官方同款 SVPWM + 速度外环)

本机实测：串口 t 500 / w 1 后转速可平滑爬到 约 500 RPM （空载电流数百 mA 量级）；运行中可用板载 K3/K4 以 50 RPM 步进加减目标转速。

排线必须用驱动板 「无刷电机驱动接口 1」（TIM1 三相互补），不是 lesson19 的接口 2。

1.3 本章新增知识点（前面章节未展开的）

#	新知识点	lesson15~18 差异	本课落点
1	ST MCSDK 坐标变换约定	lesson15 教的是教科书 Clark/Park；官方 `MCM_Clarke/Park/Rev_Park` 的 β、Id/Iq 投影不同	`bsp_foc.c`
2	电流极性 `I = Offset − ADC`	早期课常用 `ADC − Offset`；与 ST 链混用会整环反号	`bsp_adc.c`
3	同 PWM 周期双相采样 + 第三相重构	lesson6 三相轮询/断续注入时刻不一致	ADC1 注入 rank1/2 连采 U+V，`W=-U-V`
4	官方 SVPWM：`PWMC_SetPhaseVoltage`	lesson18 七段式公式与 ST 的 s16 标度、β 取反、CCR 公式不同；混用必堵转过流	`bsp_svpwm.c`
5	电压 s16 标度：`32767 ↔ Vbus/√3`	lesson18 用伏特直接算时间；官方先数字化再算 CCR	`svpwm_calc()` 内转换
6	霍尔相移 `HALL_PHASE_SHIFT=240°`	与 ST 变换、扇区表绑定；不能拿经典 Park 去扫 60° 冒充	`MOTOR_HALL_PHASE_SHIFT_DEG`
7	PWM 频率电流环（≈15 kHz）	lesson16/17 主循环 ~25 ms 太慢，跟不上正弦调制	`dq_current_loop_hf()` @ ADC JEOS
8	霍尔 θ：边沿锚定 + ω·Ts 积分 + 扇区钳位	lesson17/18 偏 TIM5 插值；官方是 `HALL_CalcElAngle` 风格	`foc_theta_hf_*`
9	启动：Charge 自举 + Offset 零偏（低边 ON）	lesson19 强调 Align/Drag；正弦+霍尔官方可直接 Offset→Run	`bsp_foc_boot.c`

下面 第二节 把表中第 1、4、5、6、8 条展开讲透；读代码时请对照 bsp_foc.c / bsp_svpwm.c。

二、官方算法详解（本章核心）

官方源文件：

变换：PMSM_control/Src/mc_math.c → MCM_Clarke / MCM_Park / MCM_Rev_Park
SVPWM：MCLib/.../pwm_curr_fdbk.c → PWMC_SetPhaseVoltage
霍尔：MCLib/.../hall_speed_pos_fdbk.c → HALL_CalcElAngle / HALL_Clear
参数：pmsm_motor_parameters.h → HALL_PHASE_SHIFT = 240

2.1 ST `MCM_Clarke` / `MCM_Park` / `MCM_Rev_Park`

2.1.1 与 lesson15「经典」公式对照

lesson15 常用的经典等幅值写法是：

I α = I a I β = I a + 2 I b 3 I d = I α cos ⁡ θ + I β sin ⁡ θ I q = − I α sin ⁡ θ + I β cos ⁡ θ V α = V d cos ⁡ θ − V q sin ⁡ θ V β = V d sin ⁡ θ + V q cos ⁡ θ \begin{aligned} I_\alpha &= I_a \\ I_\beta &= \frac{I_a + 2I_b}{\sqrt{3}} \\ I_d &= I_\alpha\cos\theta + I_\beta\sin\theta \\ I_q &= -I_\alpha\sin\theta + I_\beta\cos\theta \\ V_\alpha &= V_d\cos\theta - V_q\sin\theta \\ V_\beta &= V_d\sin\theta + V_q\cos\theta \end{aligned} IαIβIdIqVαVβ=Ia=3 Ia+2Ib=Iαcosθ+Iβsinθ=−Iαsinθ+Iβcosθ=Vdcosθ−Vqsinθ=Vdsinθ+Vqcosθ

官方 ST MCSDK（注释与实现一致）是另一套约定：

I α = I a I β = − I a + 2 I b 3 I d = I α sin ⁡ θ + I β cos ⁡ θ I q = I α cos ⁡ θ − I β sin ⁡ θ V α = V q cos ⁡ θ + V d sin ⁡ θ V β = − V q sin ⁡ θ + V d cos ⁡ θ \begin{aligned} I_\alpha &= I_a \\ I_\beta &= -\frac{I_a + 2I_b}{\sqrt{3}} \\ I_d &= I_\alpha\sin\theta + I_\beta\cos\theta \\ I_q &= I_\alpha\cos\theta - I_\beta\sin\theta \\ V_\alpha &= V_q\cos\theta + V_d\sin\theta \\ V_\beta &= -V_q\sin\theta + V_d\cos\theta \end{aligned} IαIβIdIqVαVβ=Ia=−3 Ia+2Ib=Iαsinθ+Iβcosθ=Iαcosθ−Iβsinθ=Vqcosθ+Vdsinθ=−Vqsinθ+Vdcosθ

本课浮点实现（bsp_foc.c）：

c 复制代码

/* Clarke */
Ialpha = Ia;
Ibeta  = -(Ia + 2*Ib) / sqrt(3);

/* Park */
Id = Ialpha*sinθ + Ibeta*cosθ;
Iq = Ialpha*cosθ - Ibeta*sinθ;

/* RevPark */
Valpha = Vq*cosθ + Vd*sinθ;
Vbeta  = -Vq*sinθ + Vd*cosθ;

2.1.2 为什么不能混用

混用方式	典型现象
经典 Park + ST RevPark / 官方 SVPWM	Id、Iq 对调或反号，PI 顶饱和
ST Park + lesson18 旧七段式 SVPWM	转矩方向错，堵转/过流
经典变换 + 官方相移 240	相当于再偏约 90°，扫相移也救不回来

本课从采样极性 → 变换 → SVPWM → 霍尔相移，必须整条链路用 ST 约定；lesson15 公式只作对照，不要抄回本工程。

2.1.3 物理直觉（简记）

Clarke：ST 的 ( I β ) (I_\beta) (Iβ)相对经典多一个负号（β 轴朝向约定不同）。
Park：ST 把 (d) 轴投影写成 ( α sin ⁡ + β cos ⁡ ) (\alpha\sin+\beta\cos) (αsin+βcos)，等价于把电角度零点定义在与经典差约 90° 的参考上。
RevPark：与 ST Park 互逆，保证 ( V d , V q ) (V_d,V_q) (Vd,Vq) 能还原到同一 ( α β ) (\alpha\beta) (αβ)。
官方霍尔角、HALL_PHASE_SHIFT、SVPWM 都按这套零点标定。

2.2 ST 电压 s16 标度

2.2.1 官方在算什么

MCSDK 内部电流、电压多用 int16（s16）：

角度：q1.15， ( 32768 ↔ 360 ∘ ) (32768 \leftrightarrow 360^\circ) (32768↔360∘) 电角度；
电压：满量程与母线相关------数字量 32767 对应相电压幅值 ( V b u s / 3 ) (V_{bus}/\sqrt{3}) (Vbus/3 )
（SVPWM 六边形内切圆半径，即线性区内最大可用相电压）。

因此伏特 → s16：

u s 16 = s a t ( V v o l t ⋅ 32767 ⋅ 3 V b u s ) u_{s16} = \mathrm{sat}\left(\frac{V_{\mathrm{volt}}\cdot 32767\cdot\sqrt{3}}{V_{bus}}\right) us16=sat(VbusVvolt⋅32767⋅3 )

本课（bsp_svpwm.c）：

c 复制代码

scale = 32767.0f * sqrt(3) / Vbus;
alpha_s16 = Valpha_volt * scale;
beta_s16  = Vbeta_volt  * scale;

反算： ( V v o l t = u s 16 ⋅ V b u s / ( 32767 ⋅ 3 ) ) (V_{\mathrm{volt}} = u_{s16}\cdot V_{bus}/(32767\cdot\sqrt{3})) (Vvolt=us16⋅Vbus/(32767⋅3 ))。

2.2.2 与 lesson18 的差异

	lesson18 自研 SVPWM	官方 / 本课
输入	直接用伏特算 (T_a,T_b)	先换成 s16，再进 CCR 整数公式
限幅	( V m a x = V b u s × 2 / 3 ) (V_{max}=V_{bus}\times 2/3) (Vmax=Vbus×2/3)	内切圆 ( V m a x = V b u s / 3 ) (V_{max}=V_{bus}/\sqrt{3}) (Vmax=Vbus/3 )
宏	旧 `FOC_SVPWM_VMAX_MUL=2/3`	现为 `1/√3`

PI 限幅、圆限幅必须与这一标度一致，否则「电压数字很大但实际占空比不对」或提前饱和。

2.2.3 `SQRT3FACTOR` 从哪来

官方：

c 复制代码

#define SQRT3FACTOR  0xDDB4  /* = 16384 * √3 * 2 = 56756 */
hT_Sqrt3 = (PWM_PERIOD_CYCLES * SQRT3FACTOR) / 16384;

即 ( h T _ S q r t 3 ≈ P W M _ P E R I O D × 2 3 ) (hT\_Sqrt3 \approx PWM\_PERIOD \times 2\sqrt{3}) (hT_Sqrt3≈PWM_PERIOD×23 )。后面与 alpha_s16 相乘再除以 ( 2 18 ) (2^{18}) (218) 等，把「电压数字 × 周期」压回 CCR 量级。

2.3 β 取反（发生在 SVPWM，不是 RevPark 之外再翻一次）

官方 PWMC_SetPhaseVoltage 核心两行：

c 复制代码

wUAlpha = Valfa_beta.alpha * hT_Sqrt3;
wUBeta  = -(Valfa_beta.beta * PWMperiod) * 2;   /* 注意负号 */

本课对应：

c 复制代码

wUAlpha = alpha_s16 * hT_Sqrt3;
wUBeta  = -(beta_s16 * pwm_period) * 2;

含义：

RevPark 已经给出 ST 约定下的 (V_\alpha,V_\beta)；
进入占空比几何时，ST 对 β 再取负，与扇区判别 (wX,wY,wZ) 的定义配套；
若在调用 svpwm_calc 前再手动 Ubeta = -Vbeta（旧 FOC_SVPWM_NEGATE_BETA=1），等于取反两次，转矩方向再次弄反。

因此本课：FOC_SVPWM_NEGATE_BETA = 0，取反只保留在 svpwm_calc 内部。

2.4 CCR 公式（`PWMC_SetPhaseVoltage`）

2.4.1 周期约定

中心对齐 PWM：ARR = PeriodArr（本课 5600）。
官方 PWM_PERIOD_CYCLES = 上下计数一整周 = 2 * ARR。
本课：pwm_period = PeriodArr * 2。

50% 占空附近：CCR ≈ pwm_period/4 = ARR/2。

2.4.2 中间量

text 复制代码

wX = wUBeta
wY = (wUBeta + wUAlpha) / 2
wZ = (wUBeta - wUAlpha) / 2

按 (wY,wZ,wX) 符号分成 6 个扇区（官方 SECTOR_1...6，下标 0...5），每扇给出 wTimePhA/B/C，例如扇区 1：

text 复制代码

wTimePhA = pwm_period/4 + (wX - wZ) / 262144
wTimePhB = wTimePhA + wZ / 131072
wTimePhC = wTimePhB - wX / 131072

其中 (262144=2^{{18})、(131072=2}{17})，与前面 hT_Sqrt3、s16 相乘的位宽配套。

最后：

text 复制代码

CCR_A = clamp(wTimePhA, 0, ARR)
CCR_B = clamp(wTimePhB, 0, ARR)
CCR_C = clamp(wTimePhC, 0, ARR)

写入 TIM1 CH1/2/3。低调制时采样可固定采 U/V（官方亦常落在 SECTOR_4 采 AB），与本课「同拍 U+V、重构 W」一致。

2.4.3 和 lesson18 七段式的关系

lesson18：先判扇区 → 算 ( T a , T b ) (T_a,T_b) (Ta,Tb) → 再映射到中央对齐 CCR。

官方：在 s16 电压空间 里用 ( w X , w Y , w Z ) (wX,wY,wZ) (wX,wY,wZ) 一次算出三相时间。

二者在理想连续域可等价，但定点标度、β 符号、扇区编号任一不一致就会错；本课不再维护两套公式，只保留官方这一套。

2.5 霍尔相移 `HALL_PHASE_SHIFT = 240°`

2.5.1 定义

官方 pmsm_motor_parameters.h：

c 复制代码

#define HALL_PHASE_SHIFT  240  /* degrees */

本课：MOTOR_HALL_PHASE_SHIFT_DEG = 240.0f，

FOC_HALL_ANGLE_OFFSET = 240° × π/180。

相移补偿的是：霍尔开关边沿时刻 与 d 轴（或 ST 约定下的电角度零点） 之间的机械/电气安装偏差，必须与 MCM_Park 使用同一角度定义。

2.5.2 扇区角怎么算（对齐 `HALL_Clear`）

霍尔 6 态映射到扇区号 sec ∈ [0..5]（本课 foc_hall_to_sector，与官方正转序一致）：

霍尔态	sec	中心角（PhaseShift=240 时）
5	0	270°
1	1	330°
3	2	30°
2	3	90°
6	4	150°
4	5	210°

公式：

扇区起点（边沿锚定） ： ( θ b o u n d = P H A S E _ S H I F T + s e c × 60 ∘ ) (\theta_{bound} = PHASE\_SHIFT + sec\times 60^\circ) (θbound=PHASE_SHIFT+sec×60∘)
扇区中心（静止/超时） ： ( θ c e n t e r = P H A S E _ S H I F T + ( s e c + 0.5 ) × 60 ∘ ) (\theta_{center} = PHASE\_SHIFT + (sec+0.5)\times 60^\circ) (θcenter=PHASE_SHIFT+(sec+0.5)×60∘)

2.5.3 调相移的正确姿势

只允许在 整条 ST 链路已对齐 后，按电机/霍尔安装 ±60° 微调；
不要用「经典 Park + 扫相移」去凑官方 240------那是在补偿另一套零点，会把问题掩盖成随机最佳角（本课调试中曾出现假象最优 60°）。

2.6 `HALL_CalcElAngle`：边沿锚定 + 速度积分

2.6.1 官方在做什么

霍尔每 60° 电角度才跳变一次，若 θ 只取扇区中心，Park 会呈 60° 台阶。官方做法：

霍尔边沿 IRQ ：根据新霍尔态写入 MeasuredElAngle（含 PhaseShift），并更新扇区电角速度估计（捕获周期 → hElSpeedDpp，单位：每个速度环周期转过的 s16 角增量）。
每个 PWM/FOC 节拍调用 HALL_CalcElAngle：

c 复制代码

/* 伪代码，对应 hall_speed_pos_fdbk.c */
MeasuredElAngle += hElSpeedDpp;
hElAngle        += hElSpeedDpp + CompSpeed;
return hElAngle;

即：在两次边沿之间，用最近测得的电角速度做开环积分，得到近似连续的电角度；下一边沿再拉回真实边界，消除积分漂移。

速度过低或捕获无效时置 HALL_MAX_PSEUDO_SPEED，避免用噪声速度空转角度。

2.6.2 本课对应实现

官方	本课
边沿写 `MeasuredElAngle`	`foc_theta_hf_on_hall_edge()` → `foc_hall_boundary_theta()`
捕获估速 → `hElSpeedDpp`	捕获周期 → `s_hf_omega`（rad/s）
`HALL_CalcElAngle` 每拍积分	`foc_theta_hf_step(dt)`：`θ += ω·Ts`
扇区内限制	`foc_theta_hf_clamp_sector()`
静止/超时	ω 衰减，回落到 `foc_hall_center_theta()`

电流环在 ADC 注入完成 ISR 里跑（≈15 kHz），每拍调用一次 foc_theta_hf_step，效果对齐官方「FOC 节拍更新电角度」。

2.6.3 和 lesson17/18「TIM5 插值」的对比

	TIM5 扇区插值（lesson17/18）	HALL_CalcElAngle 风格（本章）
边沿间 θ	用本扇区已走时间 / 上扇区周期 × 60°	用估得的 ω 积分
与官方	不同实现	同思路
堵转风险	周期陈旧时可能插到错误位置	超时强制 ω→0 并钉中心，避免 θ 空转

2.7 一条必须成套的链路（排障用）

text 复制代码

I = Offset − ADC
  → ST Clarke / Park
  → Id/Iq PI（伏特）
  → ST RevPark
  → s16 标度（32767 ↔ Vbus/√3）
  → PWMC 同款 CCR（内部 β 取反）
  → θ = PhaseShift(240) + 边沿/ω积分

任一环节改回「经典 / lesson18 旧式 / 二次取反 β」，就会回到堵转、过流、Id 饱和。

三、移植了官方的哪些功能

对照路径：PMSM_FOC_V5.44_Hall_speed_control（ST MCSDK 5.4.4 + 野火骄阳）。

官方模块 / 文件	官方函数或定义	本课对应	说明
`mc_math.c`	`MCM_Clarke` / `MCM_Park` / `MCM_Rev_Park`	`foc_clark` / `foc_park` / `foc_inv_park`	公式对齐，浮点实现
`pwm_curr_fdbk.c`	`PWMC_SetPhaseVoltage`	`svpwm_calc`	整段 CCR 算法移植（含内部 β 取反）
`pwm_curr_fdbk.h`	`SQRT3FACTOR`、电压满量程约定	`SVPWM_SQRT3FACTOR`、`32767↔Vbus/√3`	标度必须一致
`r3_2_*.c`（思想）	低调制固定采 A/B，第三相重构；`I=Offset−ADC`	ADC1 同拍 U+V + `W=-U-V`；Offset−ADC	未完整搬双 ADC 扇区 JSQR（留 lesson21）
`hall_speed_pos_fdbk.c`	`HALL_CalcElAngle` / `HALL_Clear`、扇区表	`foc_theta_hf_*`、`foc_hall_to_sector`	边沿+ω积分+钳位；相移 240
`pmsm_motor_parameters.h`	`HALL_PHASE_SHIFT = 240`	`MOTOR_HALL_PHASE_SHIFT_DEG`	同值
`mc_tasks.c`	Charge / Offset / FOC @ PWM	`bsp_foc_boot` + ADC ISR FOC	启停改串口，逻辑同构
电流环调度	`TSK_HighFrequencyTask` @ PWM	`HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback` → `dq_current_loop_hf`	同为 PWM 量级

刻意未完整移植：

R3_2 按扇区切换 ADC1/ADC2 JSQR（高调制采样窗）
MCSDK 整套故障状态机 / UI

四、硬件与铭牌

4.1 引脚（Motor1 / 接口 1）

*本章改用反电动势为正弦的PMSM电机。*型号是： 42JSF840AS-1000-8，接线：

规格参数：

复制代码

PWM U/V/W     : PA8/PA9/PA10   TIM1 CH1/2/3
PWM UL/VL/WL  : PB13/14/15     TIM1 CH1N/2N/3N
ADC 触发      : TIM1 CH4 → ADC1 注入（同拍 U+V）
霍尔 HU/HV/HW : PC6/7/8        TIM3 Hall
电流 IU/IV/IW : PA3/PA4/PA6
母线 / 温度   : PB0 / PB1      ADC2 轮询
SD 使能       : PG12

PWM ≈ 15 kHz 中心对齐（MOTOR_PWM_PERIOD_COUNT=5600）。官方 Demo 约 16 kHz，控制结构一致。

4.2 电机铭牌（本机）

项目	数值
额定	24 V / 4 A / 3000 rpm（电源建议 24 V--10 A）
极对数	4
反电动势	正弦波
霍尔	5 V，120°

关键宏见 User/foc/bsp_motor_params.h：MOTOR_POLE_PAIRS、MOTOR_HALL_PHASE_SHIFT_DEG=240、MOTOR_STARTUP_IQ_MA。

五、程序设计

5.1 相对 lesson18/19 的目录变更

复制代码

User/
├── foc/
│   ├── bsp_foc.c/h          ★ ST 变换 + foc_theta_hf（官方霍尔角）
│   ├── bsp_svpwm.c/h        ★ 官方 PWMC_SetPhaseVoltage 移植
│   ├── bsp_foc_boot.c/h     ★ Charge→Offset→Run（默认同官方，无 Align）
│   └── bsp_motor_params.h   ★ 相移 240、极对数、起步 Iq
├── adc/
│   └── bsp_adc.c/h          ★ 同拍 U+V、Offset−ADC、JEOS 调 HF FOC
├── pid/
│   └── bsp_pid_app.c/h      ★ 速度慢环 + 串口；电流环在 ISR
├── tim/
│   └── bsp_motor_tim.c/h    ★ 接口1 互补 PWM + 霍尔捕获
├── key/
│   └── bsp_key.c/h          ★ 骄阳板按键 GPIO（SW2~SW5）
└── bldcm_control/
    └── bsp_bldcm_control.c  ★ `deal_key_input()`：启停后按键调速/调 Iq

5.2 控制链路

#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp p{margin:0;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .label text,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node rect,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node circle,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node ellipse,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node polygon,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .rough-node .label text,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node .label text,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .image-shape .label,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .rough-node .label,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node .label,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .image-shape .label,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .icon-shape,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .icon-shape p,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-9jhljOB8PXZixYrp :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 约 50 ms
PWM 量级 · ADC 注入完成
ADC1: U,V 同拍
I = Offset − ADC
W = −U − V
ST Clarke
θ: 边沿 + ω·Ts
ST Park
PI Id / Iq
ST RevPark
官方同款 SVPWM
TIM1 CCR U/V/W
霍尔 RPM
PI 速度
Iq*

注意：β 取反已在 svpwm_calc 内部 完成（对齐 wUBeta = -β·...），FOC_SVPWM_NEGATE_BETA 保持 0，不要二次取反。

5.3 启动状态机（`bsp_foc_boot`）

实现文件：User/foc/bsp_foc_boot.c，主循环约每 25 ms 调 foc_boot_poll()；w 1 触发 foc_boot_request()。

5.3.1 本章启动方式

对比	lesson19（接口 2）	本课默认（接口 1，对齐官方）
路径	Align → 开环 Drag → Run	Charge → Offset → Run
开环拖转	有（六步升频换相）	无（`FOC_BOOT_USE_ALIGN=0`，不进 Align/Drag）
切入闭环时转子	已由 Drag 转起来	常为静止或极低速，靠霍尔扇区角 + 起步 Iq 直接闭环拉转

本课默认不是「开环强拖到一定转速再切闭环」；

而是官方 Hall FOC 一样：硬件准备好电流采样后，立刻用霍尔 θ 进电流环，再软衔接速度环。

代码里仍保留 FOC_BOOT_ALIGN / FOC_BOOT_DRAG 枚举与阶段函数，并不在使用；正常启动不会走进 Drag（文件头注释亦写明）。

5.3.2 默认路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 0`）

复制代码

IDLE
  → ChargeCap   低边三管 ON，~10 ms，给高边自举电容充电
  → OffsetCal   低边仍 ON + TIM1 继续跑，ADC 采零偏（必须 cal=1）
  → Run         霍尔 θ + Id=0 / Iq* 电流环 + SVPWM；再衔接速度外环

阶段	做什么	为何需要	关键注意
ChargeCap	`motor_pwm_turn_on_low_sides()`	半桥自举电容没电，高边驱动起不来	~10 ms 后 `stop_pwm_output()` 再进 Offset
OffsetCal	低边 ON + `adc_curr_recalibrate()`	运放零点；闭环用 `I = Offset − ADC`	TIM1/CC4 不能停，否则注入采样几乎停、零偏失败/超时进 FAIL
Run	`foc_boot_enter_run()`	同步霍尔 θ、seed Iq PI、交棒给 `bsp_pid_app`	见下节「软衔接」

串口日志典型顺序：

text 复制代码

FOC boot: charge boot cap (low sides ON)
FOC boot: charge done -> offset cal
FOC boot: offset cal (low sides ON, wait settle+samples)
FOC boot: offset done -> hall+Iq run (no align, official path)
FOC boot handover: hall=... rpm=... Iq=... Vq=... th=... (hall+PI)

5.3.3 Run 内的「软衔接」（不是 Drag，但是启动关键）

进入 Run 时转子往往还没转起来，因此有一层 闭环内 的过渡，容易和「开环启动」混淆：

交接（handover）
- 用当前霍尔扇区中心角复位 foc_theta_hf_*；
- 给定起步 Iq* ≈ MOTOR_STARTUP_IQ_MA（并限幅）；
- pi_seed(Iq, Vq≈2.5 V)，避免 PI 从 0 积分导致力矩塌陷；
- foc_boot_take_handover() 把 Iq 交给速度环软衔接。
Grace 宽限期
- 刚切入时缩短堵转误判窗口；并尽量保证一段 以电流环为主 的窗口（宏：FOC_BOOT_GRACE_MIN_MS、FOC_BOOT_GRACE_RPM_EXIT、FOC_BOOT_GRACE_FWD_EDGES）。
- 转速与正向霍尔边沿够了再完全放开后续保护/速度环节奏，减少霍尔抖动导致的失速。
之后
- ADC ISR 里 dq_current_loop_hf() 全速跑 Id/Iq + 官方 SVPWM；
- 主循环速度 PI 输出更新 g_fm_target_iq，跟 t xxx / K3·K4 目标转速。

所以：

没有开环 Drag 升速 ；有的是 「电流环先拉转 → 速度环再接管」 的闭环软启动。

5.3.4 可选路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 1`，教学/标定）

复制代码

... → Offset → Align(Vd 固定在霍尔扇区中心，~800 ms) → Run

Align ：开环 Vd 电压矢量把转子拉到已知扇区（不是六步 Drag）。
Drag：状态机仍保留，接口 1 上官方路径不依赖它；强拖逻辑易与霍尔扇区「钉死」冲突，本课默认关闭。
串口还有 v / a 等开环标定命令（foc_boot_openloop_vq_step / foc_boot_openloop_vd_deg），用于核对 hall↔θ，不属于正常 w 1 启动流程。

5.3.5 与 lesson19 / 官方启动对照

	官方 Hall FOC	lesson19	本课默认
Charge / Offset	有	弱化/不同硬件	有，对齐官方
Align / Drag	一般无 Drag	核心教学内容	默认关；Align 可选
切入 Run	霍尔 θ + FOC	拖转够速再切	Offset 完直接 Run
启动力矩	电流环 Iq	开环 duty 升频	起步 Iq + PI seed

5.4 与官方 / lesson19 运行对照

项	官方 Demo	lesson19	本课 lesson20
接口	1	2 六步	1 互补
调制输出	`PWMC_SetPhaseVoltage`	\|V\|→单占空比	同官方算法
坐标变换	ST MCM_*	经典	ST
电流极性	Offset−ADC	早期习惯因板而异	Offset−ADC
电流环	PWM 任务	主循环慢	ADC ISR ≈15 kHz
启动	Charge→Offset→Run	Align→Drag→Run	Charge→Offset→Run
启停 / 调速	KEY2 启停	串口	串口 `w`/`s`/`t` 启停；K3/K4 运行中调速（见 5.5）

5.5 按键功能（骄阳板）

main 主循环调用 deal_key_input()（bsp_bldcm_control.c），扫描骄阳板 SW2~SW5（按下为高电平）：

板丝印	宏	引脚	本课默认 FOC 速度环已开（`w 1`）	仅电流环开	双环都关（开环占空比）
K1 / SW2	KEY1	PA0	---	---	占空比 + 步进
K2 / SW3	KEY2	PG2	---（官方 Demo 用此键启停）	---	占空比 - 步进
K3 / SW4	KEY3	PC13	目标 RPM +50（上限 3000）	Iq +200 mA*	正转
K4 / SW5	KEY4	PG3	目标 RPM −50（下限 0）	Iq −200 mA*	反转

说明：

本课启停走串口（与官方 KEY2 启停不同）；速度环跑起来后，用 K3/K4 现场改 g_fm_target_rpm，内部会 foc_spd_recalc_now() 立刻刷新斜坡与 Iq。
步进宏：FOC_SPD_KEY_STEP=50、CURR_PID_KEY_STEP=200（bsp_pid_app.h）。
SW7 为硬件复位（NRST），不可软件扫描。

六、实验步骤

6.1 先烧官方 hex 验证硬件

官方DEMO可从官网下载。

复制代码

...\PMSM_FOC_V5.44_Hall_speed_control\PMSM_control\MDK-ARM\PMSM_control\PMSM_control.hex

烧录后按 KEY2(PG2)：应能顺转。

6.2 本课固件

烧录后用串口启动：

复制代码

s 0          → 等 ~2s（电流重校准）
r
t 500
w 1

电机转起来后，可不用再发串口，直接按板子按键调速：

K3：目标转速 +50 RPM
K4：目标转速 −50 RPM

串口会打印类似 Key K3: RPM +50 -> 550, Iq=...。

应该出现实验现象：

出现 FOC boot handover 后 RPM 爬向目标（如 500）；
g_fm_theta_deg 连续锯齿（非卡死在扇区中心）；
空载相电流约数十～数百 mA，不应持续数安堵转。

停机：w 0 或 s 0。

日志示例：

text 复制代码

[12:03:25.241]发→◇r
□
[12:03:25.244]收←◆[MOT] PI/fault reset, Iq=1642 mA

[12:03:26.740]发→◇t 500
□
[12:03:26.744]收←◆[MOT] RPM target: 500, Iq=1642 mA, use w 1 to run

[12:03:27.836]发→◇w 1
□
[12:03:27.840]收←◆[MOT] FOC boot start: IF1 sine+Hall poles=4 shift=240 deg
[MOT] FOC boot: charge->offset->hall+Iq (official)
[MOT] Speed loop ON, target 500 RPM (auto boot)
[MOT] [DBG] st=charge hall=6/6 rpm=0 Iu/Iv/Iw=0/-75/75 mA
[MOT] [DBG] Vd=0.00 Vq=0.00 Id=-70/0 Iq=-45/1642 theta=150 CCR=3865/1046/4554 Vbus=23.6
[MOT] [DBG] off=1553/1553/1553 inj=1532799 raw=1535/1552/1553 cal=1 en=1 fault=0
[MOT] FOC boot: charge boot cap (low sides ON)

[12:03:27.903]收←◆[MOT] FOC boot: charge done -> offset cal
[MOT] FOC boot: offset cal (low sides ON, wait settle+samples)

[12:03:28.356]收←◆[MOT] [DBG] st=offset hall=6/6 rpm=0 Iu/Iv/Iw=0/0/0 mA
[MOT] [DBG] Vd=0.00 Vq=0.00 Id=-0/0 Iq=0/1642 theta=150 CCR=3865/1046/4554 Vbus=24.4
[MOT] [DBG] off=0/0/0 inj=1540278 raw=1580/1559/1553 cal=0 en=1 fault=0

[12:03:28.753]收←◆[MOT] ADC off U/V/W=1554/1553/1553 cal=1 inj=1546040 raw=1560/1536/1553
[MOT] FOC boot: offset done -> hall+Iq run (no align, official path)
[MOT] FOC boot handover: hall=6 rpm=0 Iq=1600 Vq=+2.50 th=150 (hall+PI)
[MOT] FOC run: Iq handover RPM=54 Iq=1600 mA (hall+PI)

[12:03:28.854]收←◆[MOT] [DBG] st=run hall=2/2 rpm=375 Iu/Iv/Iw=-20/10/10 mA
[MOT] [DBG] Vd=-3.53 Vq=5.46 Id=35/0 Iq=28/1600 theta=68 CCR=2342/4059/1488 Vbus=23.8
[MOT] [DBG] off=1554/1553/1553 inj=1547803 raw=1555/1563/1553 cal=1 en=1 fault=0
[MOT] [DBG] drag step=2 duty=4071 fwd=95 raw=95 boot_theta=150 blend=0.00

[12:03:29.357]收←◆[MOT] [DBG] st=run hall=2/2 rpm=369 Iu/Iv/Iw=-25/90/-65 mA
[MOT] [DBG] Vd=-3.41 Vq=5.54 Id=-89/0 Iq=-56/746 theta=81 CCR=1930/4015/1585 Vbus=24.0
[MOT] [DBG] off=1554/1553/1553 inj=1555308 raw=1549/1560/1553 cal=1 en=1 fault=0
[MOT] [DBG] drag step=6 duty=4083 fwd=255 raw=255 boot_theta=150 blend=0.00

[12:03:29.854]收←◆[MOT] [DBG] st=run hall=6/6 rpm=389 Iu/Iv/Iw=-312/-115/427 mA
[MOT] [DBG] Vd=-3.32 Vq=5.59 Id=-47/0 Iq=126/1411 theta=188 CCR=1449/2427/4110 Vbus=23.2
[MOT] [DBG] off=1554/1553/1553 inj=1562817 raw=1526/1539/1553 cal=1 en=1 fault=0
[MOT] [DBG] drag step=5 duty=4134 fwd=255 raw=255 boot_theta=150 blend=0.00

[12:03:30.354]收←◆[MOT] [DBG] st=run hall=4/4 rpm=372 Iu/Iv/Iw=-140/-70/210 mA
[MOT] [DBG] Vd=-3.39 Vq=5.55 Id=-54/0 Iq=113/1611 theta=201 CCR=1577/1933/4023 Vbus=23.8
[MOT] [DBG] off=1554/1553/1553 inj=1570318 raw=1535/1552/1553 cal=1 en=1 fault=0
[MOT] [DBG] drag step=5 duty=4085 fwd=255 raw=255 boot_theta=150 blend=0.00

[12:03:30.469]发→◇s 0
□
[12:03:30.473]收←◆[MOT] All loops OFF, recalibrating current (wait ~2s)

6.3 变量曲线解析

6.3.1 电角度

红色是电角度，连续锯齿，0-360-0。

6.3.2 目标转速

蓝色是目标转速，按K3/K4改转速时平衡爬升、无明显持续振荡。

6.3.3 g_fm_target_iq Q轴电流给定 I q ∗ I q ∗ I^_qIq Iq∗Iq∗

希望电机产生多大转矩电流。开速度环 w 1时，主要由速度 PI 算出来写进去；转速偏低就抬高 I q ∗ I q ∗ I^*_qIq* Iq∗Iq∗ ，偏高就压低。

空载稳态往往很小（几十mA），加速或带载会明显变大。

g_fm_iq_actual 是 Q 轴电流实际反馈 I q I q I_qIq IqIq，意思：三相电流经 Clark→Park 算出来的真实 I q I q I_qIq IqIq（再滤波后×1000 成 mA）。

电流环 PI 跟踪： ( e = g _ f m _ t a r g e t _ i q − g _ f m _ i q _ a c t u a l ) (e = g\_fm\_target\_iq - g\_fm\_iq\_actual) (e=g_fm_target_iq−g_fm_iq_actual)，再输出 ( V q ) (V_q) (Vq)。

加速过程：

6.3.4 比较寄存器CCR g_fm_ccr_*

变量	对应相	含义
`g_fm_ccr_u`	U 相	TIM1 CH1 的 CCR，决定 U 相上下管导通时间
`g_fm_ccr_v`	V 相	TIM1 CH2 的 CCR
`g_fm_ccr_w`	W 相	TIM1 CH3 的 CCR

来源：电流环算出 ( V d , V q ) (V_d,V_q) (Vd,Vq) → RevPark 得 ( V α , V β ) (V_\alpha,V_\beta) (Vα,Vβ) → 官方同款 SVPWM → 得到三相 CCR，再镜像到这三个 g_fm_* 给 FreeMASTER 看。

数值怎么理解

不是"伏特"，是定时器计数：越大，该相高边导通时间越长（中心对齐 PWM）。
正常运行时三相 互不相等、随电角度轮流高低；。
大致范围在约 0 ~ ARR（中心对齐下 50% 占空附近约在 ARR/2 一带）。

和扇区的关系

g_fm_svpwm_sector（1~6）变时，哪一相最高/最低会跟着换------这就是 SVPWM 在"转矢量"。

看曲线时注意

它们按 FOC 节拍（约 15 kHz）在变；FreeMASTER 采集比较慢，单相 ccr_u 会像乱毛刺。看表里三相瞬时值和扇区即可；要波形就加快采样，并给 CCR 单独 Y 轴。

七、小结与下一章

本章把 lesson15~18 的「能算」升级为「与官方 Hall FOC 同一套约定能转」：

ST 坐标变换 + Offset−ADC + 相移 240 成套使用；
官方 PWMC_SetPhaseVoltage 级 SVPWM（s16 标度 + 内部 β 取反 + CCR 公式）；
PWM 频率电流环 + HALL_CalcElAngle 风格霍尔 θ；
启动对齐官方 Charge→Offset→Run。

代码地址：

https://gitee.com/xundh/learn-motor-stm32

电机驱动开发学习20. 霍尔有感 SVPWM FOC 速度闭环

电机驱动开发学习20. 霍尔有感 SVPWM FOC 速度闭环（对齐野火官方）

一、本章在系列中的位置

1.1 与前面章节的衔接

1.2 本章目标

1.3 本章新增知识点（前面章节未展开的）

二、官方算法详解（本章核心）

2.1 ST MCM_Clarke / MCM_Park / MCM_Rev_Park

2.1.1 与 lesson15「经典」公式对照

2.1.2 为什么不能混用

2.1.3 物理直觉（简记）

2.2 ST 电压 s16 标度

2.2.1 官方在算什么

2.2.2 与 lesson18 的差异

2.2.3 SQRT3FACTOR 从哪来

2.3 β 取反（发生在 SVPWM，不是 RevPark 之外再翻一次）

2.4 CCR 公式（PWMC_SetPhaseVoltage）

2.4.1 周期约定

2.4.2 中间量

2.4.3 和 lesson18 七段式的关系

2.5 霍尔相移 HALL_PHASE_SHIFT = 240°

2.5.1 定义

2.5.2 扇区角怎么算（对齐 HALL_Clear）

2.5.3 调相移的正确姿势

2.6 HALL_CalcElAngle：边沿锚定 + 速度积分

2.6.1 官方在做什么

2.6.2 本课对应实现

2.6.3 和 lesson17/18「TIM5 插值」的对比

2.7 一条必须成套的链路（排障用）

三、移植了官方的哪些功能

四、硬件与铭牌

4.1 引脚（Motor1 / 接口 1）

4.2 电机铭牌（本机）

五、程序设计

5.1 相对 lesson18/19 的目录变更

5.2 控制链路

5.3 启动状态机（bsp_foc_boot）

5.3.1 本章启动方式

5.3.2 默认路径（FOC_BOOT_USE_ALIGN = 0）

5.3.3 Run 内的「软衔接」（不是 Drag，但是启动关键）

5.3.4 可选路径（FOC_BOOT_USE_ALIGN = 1，教学/标定）

5.3.5 与 lesson19 / 官方启动对照

5.4 与官方 / lesson19 运行对照

5.5 按键功能（骄阳板）

六、实验步骤

6.1 先烧官方 hex 验证硬件

6.2 本课固件

6.3 变量曲线解析

6.3.1 电角度

6.3.2 目标转速

6.3.3 g_fm_target_iq Q轴电流给定 I q ∗ I q ∗ I^*_qIq* Iq∗Iq∗

6.3.4 比较寄存器CCR g_fm_ccr_*

数值怎么理解

和扇区的关系

看曲线时注意

七、小结与下一章

2.1 ST `MCM_Clarke` / `MCM_Park` / `MCM_Rev_Park`

2.2.3 `SQRT3FACTOR` 从哪来

2.4 CCR 公式（`PWMC_SetPhaseVoltage`）

2.5 霍尔相移 `HALL_PHASE_SHIFT = 240°`

2.5.2 扇区角怎么算（对齐 `HALL_Clear`）

2.6 `HALL_CalcElAngle`：边沿锚定 + 速度积分

5.3 启动状态机（`bsp_foc_boot`）

5.3.2 默认路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 0`）

5.3.4 可选路径（`FOC_BOOT_USE_ALIGN = 1`，教学/标定）

6.3.3 g_fm_target_iq Q轴电流给定 I q ∗ I q ∗ I^_qIq Iq∗Iq∗