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30 分钟

使用DRV8313和ATmega328P构建您的BLDC电机驱动器

平稳驱动从我们开始!

Brushless 20 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Brushless 20 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

用于 BLDC 电机控制、电磁阀或其他负载的三相电机驱动器。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 20 Click 基于德州仪器的 DRV8313,这是一款集成度高的三相 BLDC 电机驱动器。高度集成的 DRV8313 配备 PWM/使能控制接口、宽电压工作范围、集成的 10mA LDO 和强大的片上保护功能。低 RDSON 和高效的开关算法确保优异的热性能和高驱动能力。此 Click board™ 为各种应用中的无刷直流 (BLDC) 电机提供节能解决方案和安静的电机操作。每个输出驱动通道由 N 沟道功率 MOSFET 组成,配置为 1/2-H 桥配置。控制引脚可以通过 I2C 接口和 

PCA9538A 端口扩展器访问,通过它可以直接控制这些引脚的状态以及输出端子的状态。PCA9538A 还允许通过将标记为 ADDR SEL 的 SMD 跳线定位在标记为 0 和 1 的适当位置来选择其 I2C 从地址的最低有效位 (LSB),以及其连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 和 RST 引脚的中断和复位功能。除非 SLP 引脚(连接到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚)处于低逻辑状态,否则 DRV8313 是活动的。在睡眠模式下,充电泵和输出 FET 以及内部 LDO 稳压器被禁用。如果 SLP 处于高逻辑状态,

DRV8313 将自动退出睡眠模式。该板还支持电机的外部电源,可以连接到标记为 VM 的输入端子,电压范围应在 8V 到 60V 之间,而 BLDC 电机线圈可以连接到标记为 1、2 和 3 的端子。此 Click board™ 可通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压水平。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。然而,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Brushless 20 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

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,具有120°霍尔效应角度,确保精确和可靠的性能。其紧凑的电机长度为47毫米,轻量设计仅重0.29公斤,满足您的需求。在24VDC的额定电压和4000 ± 10% RPM的速度范围内完美运行,这款电机提供一致且可靠的动力。它在-20至+50°C的正常工作温度范围内表现出色,保持1.9A的额定电流效率。此外,该产品可与所有带霍尔传感器的无刷 Click boards™ 以及需要 BLDC 电机的设备无缝集成。

Brushless 20 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PD2
RST
Sleep Mode
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 20 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO 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 20 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless20_perform_com_sequence - 此函数以所选旋转方向的所需速度执行单个换相序列。

  • brushless20_drive_motor - 此函数通过执行多个换相序列,以所选旋转方向和所需速度驱动电机指定时间。

  • brushless20_get_fault_pin - 此函数返回故障引脚的逻辑状态。

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 20 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Brushless 20 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 every 3 seconds approximately.
 * The current driving direction and speed will be displayed on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless20.h"

static brushless20_t brushless20;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless20_cfg_t brushless20_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.
    brushless20_cfg_setup( &brushless20_cfg );
    BRUSHLESS20_MAP_MIKROBUS( brushless20_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == brushless20_init( &brushless20, &brushless20_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS20_ERROR == brushless20_default_cfg ( &brushless20 ) )
    {
        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 = BRUSHLESS20_SPEED_MIN; speed <= BRUSHLESS20_SPEED_MAX; speed += 20 )
    {
        log_printf ( &logger, " Speed: %u\r\n", ( uint16_t ) speed );
        if ( BRUSHLESS20_OK != brushless20_drive_motor ( &brushless20, BRUSHLESS20_DIR_CW, speed, 3000 ) )
        {
            log_error ( &logger, " Drive motor " );
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf ( &logger, "\r\n Driving motor counter-clockwise \r\n" );
    for ( uint8_t speed = BRUSHLESS20_SPEED_MIN; speed <= BRUSHLESS20_SPEED_MAX; speed += 20 )
    {
        log_printf ( &logger, " Speed: %u\r\n", ( uint16_t ) speed );
        if ( BRUSHLESS20_OK != brushless20_drive_motor ( &brushless20, BRUSHLESS20_DIR_CCW, speed, 3000 ) )
        {
            log_error ( &logger, " Drive motor " );
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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