中级
30 分钟

使用L6235和STM32F103RB体验无刷电机控制的新纪元

轻松实现最佳性能

Brushless 12 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Brushless 12 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

不要让你的电机受到限制。立即行动,集成先进的无刷电机控制,实现无限可能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 12 Click 基于 STMicroelectronics 的 L6235,这是一款专门开发用于驱动各种配备霍尔效应传感器的 BLDC 电机的全集成电机驱动器。L6235 包含一个三相 DMOS 桥、一个 OFF-TIME PWM 电流控制器、用于生成所需功率级序列的单端霍尔传感器解码逻辑以及其他用于安全操作和灵活性的功能。它还具有内置的过流检测 (OCD),可防止输出之间以及输出与地之间的短路。L6235 的集成解码逻辑为具有 60° 和 120° 间隔霍尔效应传感器信号的电机提供正确的 U、V、W 三个输出序列。传感器输出通过 HALL 头连接到设备的 H1、H2 和 H3 输入。L6235 的 H1 输入内部连接到一个单稳态电路,该电路在 TACHO 输出上提

供一个宽度脉冲。在该输出上加上上拉电阻后,针脚上的波形将为方波,其频率与电机转速成正比,导通时间由标记为 TACHO 的电位器 VR1 设置。该 Click 板™ 上的另一个电位器 VR2 标记为 OFF-TIME,可用于 PWM 电流调节。VR1 电位器定义导通时间积分,并与 STMicroelectronics 的运算放大器 LM358 比较,后者的输出代表速度误差信号。将此信号提供给 L6235 的 VREF 输入,该输入设置电机绕组中的电流,速度误差将作用于电机,修改其扭矩以保持速度恒定。该功能可通过标记为 VREF 的开关选择,允许选择扭矩模式或速度模式。Brushless 12 Click 使用多个 GPIO 引脚与 MCU 通信。mikroBUS™ 插座的 RST

 引脚标记为 EN,表示使能功能,作为芯片使能,关闭 L6235 的所有功率 MOSFET。标记为 BRK 的 CS 引脚打开所有高侧功率 MOSFET,允许用户使用制动功能。最后一个 GPIO 引脚路由到 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚,标记为 F/R,选择电机旋转方向。它还具有两个连接器,其中一个代表外部电源供应,标记为 VIN,范围为 8 至 48V 最大值,另一个标记为 U、V、W 是需要连接 BLDC 电机的端子。该 Click 板™ 只能在 5V 逻辑电压水平下工作。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。它配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Brushless 12 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

配备霍尔传感器的无刷直流 (BLDC) 电机代表了 42BLF 电机系列中的高性能电机。该电机采用星形接线,具有 120° 的霍尔效应角,确保精确和可靠的性能。电机长度仅为 47mm,重量仅为 0.29kg,这款 BLDC 电机经过设计以满足您的需求。该电机在 24VDC 的电压额定值和 4000 ± 10% RPM 的速度范围内无故障运行,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,并在 1.9A 的额定电流下保持高效。此外,该产品可无缝集成到所有 Brushless Click 板™ 中,以及需要配备霍尔传感器的 BLDC 电机的板中。

Brushless 12 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Enable
PC12
RST
Brake
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Forward/Reverse
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 12 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 12 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless12_set_brake - 此功能将 BRK 引脚设置为所需状态

  • brushless12_set_direction - 此功能将 F/R 引脚设置为所需状态

  • brushless12_set_enable - 此功能将 EN 引脚设置为所需状态

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 12 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Brushless 12 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and sets the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor in the forward direction for 5 seconds, then pulls brake for 2 seconds, 
 * and after that drives it in the reverse direction for 5 seconds, and pulls brake for 2 seconds.
 * 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 "brushless12.h"

static brushless12_t brushless12;       /**< Brushless 12 Click driver object. */
static log_t logger;                    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;                  /**< Logger config object. */
    brushless12_cfg_t brushless12_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.

    brushless12_cfg_setup( &brushless12_cfg );
    BRUSHLESS12_MAP_MIKROBUS( brushless12_cfg, MIKROBUS_1 );
    
    if ( brushless12_init( &brushless12, &brushless12_cfg ) == DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    brushless12_default_cfg( &brushless12 );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "The motor turns forward! \r\n" );
    brushless12_set_direction ( &brushless12, BRUSHLESS12_DIR_FORWARD );
    brushless12_set_brake ( &brushless12, BRUSHLESS12_START );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, "Pull brake! \r\n" );
    brushless12_set_brake ( &brushless12, BRUSHLESS12_BRAKE );
    Delay_ms( 2000 );
    
    log_printf( &logger, "The motor turns in reverse! \r\n" );
    brushless12_set_direction ( &brushless12, BRUSHLESS12_DIR_REVERSE );
    brushless12_set_brake ( &brushless12, BRUSHLESS12_START );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, "Pull brake! \r\n" );
    brushless12_set_brake ( &brushless12, BRUSHLESS12_BRAKE );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。