将您的设计升级为先进的无刷电机驱动器,以实现更流畅、更安静和更精确的电机控制。
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硬件概览
它是如何工作的?
Brushless 23 Click基于Toshiba Semiconductor的TC78B011FTG,这是一款三相正弦波PWM预驱动器,能够驱动Delta或Wye配置的电机。电机的旋转由感应电压检测旋转位置来控制,无需霍尔传感器。TC78B011FTG具有内置的闭环速度控制功能,可在动态功率波动和负载变化下调节和维持电机的旋转速度。此功能具有用于速度曲线设置的内部非易失性存储器(NVM)。TC78B011FTG还具有诸如热关断、欠压、过电流保护、锁定检测等保护功能。 TC78B011FTG具有速度控制命令,可控制电机的启动、停止和旋转速度。此信号类型由板载SW2开关和寄存器设置的位置确定,允许在PWM、模拟电压信号和标准I2C 2-Wire接口之间进行选择,以读取数据和配置设置,最大频率为400kHz。TC78B011FTG还允许通过将标记为SW3和SW4的SMD开关置于适当位置来选择其I2C从设备地址。在PWM信号或模拟电压信号的情况下,通过mikroBUS™插座上标记为SPD的引脚来
控制TC78B011FTG。此Click board™具有几种操作模式:待机、空闲、制动和错误模式。待机模式可用于降低功耗,由mikroBUS™插座的SBY引脚和寄存器设置一起控制。上电后,禁用SBY引脚后,TC78B011FTG从NVM读取参数并将其存储在寄存器中。然后,IC进入制动序列并转入空闲模式。制动功能可由寄存器设置或板载SW1开关控制。 TC78B011FTG通过设置速度控制命令启动电机。当检测到异常条件时,IC进入错误模式,并在重新启动时间后自动重新启动。在错误模式下,速度控制命令为停止时,TC78B011FTG将转入空闲模式。除了I2C通信外,还有几个信号连接到mikroBUS™插座引脚,用于将信息转发到MCU。mikroBUS™插座的DIR引脚用于选择电机的旋转方向(顺时针/逆时针),而CMO引脚用作电机的输出电流监测。此外,TC78B011FTG提供可选择的中断,通过INT SEL跳线选择,通过将SMD跳线置于标记为ALR或FG的适当位置来确定。此跳线
的默认位置是FG位置,用作旋转速度指示器,而ALR位置代表异常检测功能。这两个功能都有视觉指示器;一个标记为ALR的红色LED和一个标记为FG的蓝色LED。 Brushless 23 Click采用了六个N沟道MOSFET,也来自Toshiba Semiconductor,每个相位两个,用于实现电机的驱动。这些FET能够处理15A的电流,当驱动5A的BLDC电机时,能够保持低功耗,直到达到输出电流限制阈值(用于限制流向电机的电流)。它还支持用于电机的外部电源,可连接到标记为VM的输入端子,并且应在11V至27V的范围内,而BLDC电机线圈可以连接到标记为U、V和W的端子。此Click board™可以选择使用通过VCC SEL跳线选择的3.3V或5V逻辑电压级别运行。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。然而,此Click board™配备了一个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。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32768
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 23 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
brushless23_pwm_set_duty_cycle
- 此函数以百分比设置PWM占空比(范围[0..1])。brushless23_switch_direction
- 此函数通过切换DIR引脚状态来切换方向。brushless23_get_motor_speed
- 此函数读取电机速度,单位为赫兹(Hz)。
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 Brushless23 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of the Brushless 23 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
* Controls the motor speed by changing the PWM duty cycle every 2 seconds.
* The duty cycle ranges from 20% to 80%. At the minimal speed, the motor switches direction.
* 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 "brushless23.h"
static brushless23_t brushless23;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
brushless23_cfg_t brushless23_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.
brushless23_cfg_setup( &brushless23_cfg );
BRUSHLESS23_MAP_MIKROBUS( brushless23_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == brushless23_init( &brushless23, &brushless23_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( BRUSHLESS23_ERROR == brushless23_default_cfg ( &brushless23 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
static int8_t duty_cnt = 2;
static int8_t duty_inc = 1;
float duty = duty_cnt / 10.0;
brushless23_pwm_set_duty_cycle ( &brushless23, duty );
log_printf( &logger, "\r\n Duty cycle: %u%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 500 );
float motor_speed_hz = 0;
if ( BRUSHLESS23_OK == brushless23_get_motor_speed ( &brushless23, &motor_speed_hz ) )
{
log_printf( &logger, " Speed: %.1f Hz\r\n", motor_speed_hz );
}
duty_cnt += duty_inc;
if ( duty_cnt > 8 )
{
duty_cnt = 7;
duty_inc = -1;
}
else if ( duty_cnt < 2 )
{
duty_cnt = 2;
duty_inc = 1;
log_printf( &logger, "\r\n Switch direction\r\n" );
brushless23_pwm_set_duty_cycle ( &brushless23, BRUSHLESS23_DUTY_CYCLE_MIN_PCT );
Delay_ms ( 500 );
brushless23_switch_direction ( &brushless23 );
}
Delay_ms ( 500 );
}
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