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使用AMT49400和PIC18F57Q43轻松将无传感器BLDC电机驱动器集成到您的设计中

告别缠绕的电线

Brushless 21 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 27, 2024

点击板

Brushless 21 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

提升家用电器(如风扇和泵)性能的完美选择,提供灵活性和多功能性以优化其运行。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 21 Click 基于 AMT49400,这是一款来自 Allegro Microsystems 的集成 MOSFET 的三相无刷直流电机控制器。集成的磁场定向控制(FOC)算法实现了最佳效率和动态响应,并最大限度地减少了噪声。此外,Allegro 专有的非反向启动算法提高了启动性能。连接到标记为 U、V 和 W 的端子的 BLDC 电机在上电后会朝目标方向启动,无需反向抖动或振动。Soft-On Soft-Off (SOSO) 功能在 ON 命令(风车状态)时逐渐增加电机电流,在 OFF 命令时逐渐减少电机电流,从而进一步减少噪声并平稳地操作电机。该 Click board™ 允许选择与 MCU 通信的接口。可以通过将标

记为 COMM SEL 的 SMD 跳线定位在适当位置来选择 PWM 和 I2C 接口。注意,所有跳线的位置必须在同一侧,否则 Click board™ 可能无响应。选择 I2C 接口时,可以通过 EEPROM 可编程性设置电机额定电压、额定电流、额定速度、电阻和启动配置文件。另一方面,通过将占空比命令应用于 AMT49400 的 PWM 输入引脚来控制电机速度。除了 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚外,此 Click board™ 还具有标记为 EN 的启用引脚,并布线到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚,以优化用于电源开/关目的的功耗。布线到 mikroBUS™ 插座默认 INT 引脚的 FG 引脚向系统提供电机

速度信息,如电机锁定检测。此功能监控电机位置以确定电机是否按预期运行。如果检测到锁定状态,电机驱动将在尝试自动重新启动之前禁用 5 秒。该 Click board™ 可以通过 VIO SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平,使 3.3V 和 5V 的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,通过标记为 VBB SEL 的跳线选择 AMT49400 的电源,以从 4V 到 16V 范围内的外部电源端子或 mikroBUS™ 电源轨提供 5V 为 AMT49400 供电也是可能的。不过,该 Click board™ 配备了一个包含易于使用功能的库和一个可作为进一步开发参考的示例代码。

Brushless 21 Click hardware overview image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

2207V-2500kV BLDC 电机是一款外转子无刷直流电机,具有2500的 kV 额定值和 M5 轴径。它是替代许多初始由有刷直流电机执行的功能或用于遥控无人机、赛车等应用的理想解决方案。

Brushless 21 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Enable
PA7
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PB0
PWM
Motor Speed Detection
PA6
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 21 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
PIC18F57Q43 Curiosity 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 21 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless21_set_duty_cycle - 此功能设置占空比(百分比范围 [0..1])。

  • brushless21_get_motor_speed - 此功能读取电机速度(以 Hz 为单位)。

  • brushless21_switch_direction - 此功能通过切换 DIR 位来改变电机方向。

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 Brushless21 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Brushless 21 Click board by driving the 
 * motor at different speeds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration which sets the GPIO 
 * as a default communication and enables the PWM.
 *
 * ## Application Task
 * Controls the motor speed by changing the PWM duty cycle once per second. The duty cycle ranges from 0% to 100%. 
 * When the Click board is configured in I2C mode the motor switches the direction at a minimal speed.
 * Also, the chip internal temperature, VBB voltage and the motor speed readings are supported in I2C mode.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless21.h"

static brushless21_t brushless21;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless21_cfg_t brushless21_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.
    brushless21_cfg_setup( &brushless21_cfg );
    BRUSHLESS21_MAP_MIKROBUS( brushless21_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = brushless21_init( &brushless21, &brushless21_cfg );
    if ( ( PWM_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS21_ERROR == brushless21_default_cfg ( &brushless21 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;
    
    if ( BRUSHLESS21_OK == brushless21_set_duty_cycle ( &brushless21, duty ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n Duty Cycle : %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    }
    
    if ( BRUSHLESS21_DRV_SEL_I2C == brushless21.drv_sel ) 
    {
        int8_t temperature = 0;
        float motor_speed = 0;
        float vbb_voltage = 0;
        if ( BRUSHLESS21_OK == brushless21_get_temperature ( &brushless21, &temperature ) )
        {
            log_printf( &logger, " Temperature: %d C\r\n", ( int16_t ) temperature );
        }
        if ( BRUSHLESS21_OK == brushless21_get_motor_speed ( &brushless21, &motor_speed ) )
        {
            log_printf( &logger, " Motor Speed: %.2f Hz\r\n", motor_speed );
        }
        if ( BRUSHLESS21_OK == brushless21_get_vbb_voltage ( &brushless21, &vbb_voltage ) )
        {
            log_printf( &logger, " VBB Voltage: %.2f V\r\n", vbb_voltage );
        }
        if ( 0 == duty_cnt ) 
        {
            duty_inc = 1;
            if ( BRUSHLESS21_OK == brushless21_switch_direction ( &brushless21 ) )
            {
                log_printf( &logger, " Switch direction\r\n" );
            }
        }
    }
    
    if ( 10 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 1;
    }
    duty_cnt += duty_inc;
    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

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