初学者
10 分钟

使用STSPIN830和PIC32MZ2048EFH100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 Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 28, 2024

点击板

Brushless 13 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

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

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 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,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

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
RE2
RST
ID COMM
RA0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Mode Control
RC14
PWM
Fault Interrupt
RD9
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
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

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MB1 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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 ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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