初学者
10 分钟

使用STSPIN830和PIC18F4610控制无刷电机的运行

最适用于苛刻工业应用的电机驱动器

Brushless 13 Click with EasyPIC v7

已发布 6月 27, 2024

点击板

Brushless 13 Click

开发板

EasyPIC v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F4610

通过精确调节电流来管理无刷电机的速度、方向和整体性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 13 Click基于STMicroelectronics的STSPIN830,这是一款紧凑且多功能的三相三感应电机驱动器。该驱动器具有专用模式输入,允许您决定通过六个输入(每个电源开关一个)或更常见的三个PWM直接驱动输入来驱动它。驱动器集成了一整套电源级保护功能,如无损耗过流、热关断、短路、欠压锁定和互锁。考虑到低待机电流消耗,它是新一代高要求工业应用的理想且可靠的解决方案。为了控制STSPIN830的所有高低侧驱动控制输入,Brushless 13 Click配备了PCA9538A,这是

NXP的一款带有中断和复位的低电压8位I2C I/O端口。除了驱动控制输入外,此I/O端口还控制电机驱动器的使能输入。BLDC电机可以通过标记为U、V和W的螺钉端子连接。旁边还有一个额外的螺钉端子,用于连接范围在7V到45V的外部电源。Brushless 13 Click使用PCA9538A的标准2线I2C接口与主机MCU通信,支持高达400kHz的时钟频率。PCA9538A的I2C地址可以通过ADDR SEL跳线设置,默认选择位置为0。如果发生故障情况,STSPIN830将把FLT引脚拉低,同时点亮FAULT 

LED。RST引脚可重置STSPIN830电机驱动器。驱动器的模式可以通过MOD引脚设置,高电平逻辑状态用于三个PWM直接驱动输入。低电平逻辑状态将允许驱动器通过六个输入驱动电机。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平运行。这样,3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数库和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Brushless 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v7 是第七代 PIC 开发板,专为快速开发嵌入式应用而设计。它支持 Microchip 的广泛 8 位 PIC 微控制器,并具备一系列独特功能,如强大的板载 mikroProg 程序员和通过 USB-B 的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,确保最终用户在一个地方可以找到所有必需的元素,如开关、按钮、指示器、连接器等。EasyPIC v7 提供四种不同的连接器用于每个端口,使您能够比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子设备。EasyPIC v7 开发板的每个

部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的 mikroProg、一个快速的 USB 2.0 程序器带有 mikroICD 硬件在线电路调试器,提供许多宝贵的编程/调试选项并与 Mikroe 软件环境无缝集成。此外,它还包括一个为开发板提供的干净且调节过的电源模块。它可以使用各种外部电源,包括外部 12V 电源、7-23V 交流或 9-32V 直流通过 DC 连接器/螺丝端子,以及通过 USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如 USB-UART 和 RS-232 也包括在

内,还有广受好评的 mikroBUS™ 标准、三种显示选项(七段、图形和基于字符的 LCD),以及几种不同的 DIP 插座。这些插座覆盖了广泛的 8 位 PIC MCU,包括 PIC10F, PIC12F, PIC16F, PIC16Enh, PIC18F, PIC18FJ, 和 PIC18FK 系列。EasyPIC v7 是 Mikroe 快速开发生态系统的一个重要组成部分,由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18F4610

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

64

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

3968

你完善了我!

配件

带霍尔传感器的无刷直流 (BLDC) 电机是42BLF电机系列中的高性能电机。该电机采用星形配置接线,霍尔效应角度为120°,确保精确可靠的性能。电机长度为47mm,设计轻巧,重量仅为0.29kg,满足您的需求。该BLDC电机在24VDC电压额定值下运行良好,速度范围为4000 ± 10% RPM,提供一致可靠的动力。它在-20至+50°C的正常工作温度范围内表现出色,以额定电流1.9A保持高效。此外,此产品与所有Brushless Click板™以及需要带霍尔传感器的BLDC电机的板无缝集成。

Brushless 13 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
RE1
RST
ID COMM
RE0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Mode Control
RC0
PWM
Fault Interrupt
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v7作为您的开发板开始。

EasyPIC v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v7 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Brushless 13 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless13_set_mode - Brushless 13 设置模式引脚功能。

  • brushless13_get_flt_pin - Brushless 13 获取故障引脚功能。

  • brushless13_drive_motor - Brushless 13 驱动电机功能。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Brushless 13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Brushless 13 Click board by driving the 
 * motor in both directions at different speeds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor in both directions and changes the motor speed approximately every 2 seconds.
 * The driving direction and speed will be displayed on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless13.h"

static brushless13_t brushless13;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless13_cfg_t brushless13_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    brushless13_cfg_setup( &brushless13_cfg );
    BRUSHLESS13_MAP_MIKROBUS( brushless13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == brushless13_init( &brushless13, &brushless13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS13_ERROR == brushless13_default_cfg ( &brushless13 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, "\r\n Driving motor clockwise \r\n" );
    for ( uint8_t speed = BRUSHLESS13_SPEED_MIN; speed <= BRUSHLESS13_SPEED_MAX; speed += 20 )
    {
        log_printf ( &logger, " Speed gain: %u\r\n", ( uint16_t ) speed );
        if ( BRUSHLESS13_OK != brushless13_drive_motor ( &brushless13, BRUSHLESS13_DIR_CW, speed, 2000 ) )
        {
            log_error ( &logger, " Drive motor " );
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf ( &logger, "\r\n Driving motor counter-clockwise \r\n" );
    for ( uint8_t speed = BRUSHLESS13_SPEED_MIN; speed <= BRUSHLESS13_SPEED_MAX; speed += 20 )
    {
        log_printf ( &logger, " Speed gain: %u\r\n", ( uint16_t ) speed );
        if ( BRUSHLESS13_OK != brushless13_drive_motor ( &brushless13, BRUSHLESS13_DIR_CCW, speed, 2000 ) )
        {
            log_error ( &logger, " Drive motor " );
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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