中级
20 分钟

使用MCT8316A和STM32G071RB将您的项目提升到新的高度

流畅。智能。卓越。

Brushless 25 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Brushless 25 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

通过使用我们的无刷驱动器提升您的电机控制体验,提供无与伦比的平滑度、智能功能和卓越性能,以满足您的各种需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 25 Click基于德州仪器的MCT8316A,这是一款高速度无传感器梯形控制集成FET BLDC驱动器。它是需要高达3kHz电气速度的高速运行、12V至24V BLDC电机的启动时间非常快(小于50ms)以及快速减速(小于150ms)应用的理想解决方案。驱动器的控制通过存储在板载非易失性EEPROM中的寄存器设置高度可配置。此功能使设备在配置后可以作为独立设备运行。此外,MCT8316A允许高水平的监控,算法中的任何变量都可以通过两个12位DAC作为模拟输出观察。Brushless 25 Click使用标准的I2C 2线接口,允许主机MCU配置EEPROM设置并读取详细的故障和电机状态信息。如果发生故障情况,MCT8316A将把FLT引脚拉到低逻辑状态,同时通过FAULT LED进行视觉显示。FG引脚用作电机速度指示器,提供

与电机速度成比例的脉冲。该Click板具有用于连接三相BLDC电机的半桥输出CBA螺钉端子和用于外部电机电源的VM端子。RST引脚可以通过关闭所有MOSFET将电机驱动器设置为睡眠模式。该板上有三个开关用于手动控制连接的电机。速度可以通过PWM或模拟值控制,可以通过SPEED CTRL开关选择。PWM信号可以通过mikroBUS™插座的相应引脚设置,而模拟值可以通过Microchip的MCP4161,一个带非易失性存储器的8位单SPI数字电位器设置。电机驱动器期望高达95KHz的PWM频率或732μV分辨率的模拟电压。此外,这也是从睡眠模式唤醒电机驱动器的一种方式。DIR开关可以改变电机旋转方向,具有0和1两个位置。低位置(0)设置相位驱动序列为ABC,而高位置(1)设置为ACB序列。I2C接口可以覆盖此输入。

制动开关也有两种状态,高位进入制动状态。MCT8316A将降低输出速度到阈值,并在此开关处于高位时保持在制动状态。I2C接口也可以覆盖此输入。此外,Brushless 25 Click在mikroBUS™插座上方配有两个用于某些可选功能添加的插头。右侧未填充插头上的VBK引脚是内部降压稳压器的输出电压引脚,用于某些外部负载。该插头上的其他引脚用于通过DAC和SOX引脚监控算法变量和相电流反馈(SOX引脚也可以配置为其中一个DAC引脚)。左侧是一个未填充的插头,带有E_WD和E_CLK信号,作为外部时钟参考和看门狗输入引脚。该Click板只能在3.3V逻辑电压水平下操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板配备了包含函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Brushless 25 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

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。该电机采用星形连接,具有120°的霍尔效应角,确保精确和可靠的性能。电机长度紧凑,仅为47毫米,重量轻,只有0.29千克。该BLDC电机的电压额定值为24VDC,速度范围为4000 ± 10% RPM,提供一致和可靠的动力。在-20至+50°C的正常操作温度范围内表现出色,并且在额定电流1.9A下保持高效。此外,该产品可无缝集成到所有Brushless Click板和需要带霍尔传感器的BLDC电机的应用中。

Brushless 25 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Fault Indicator
PC0
AN
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PC8
PWM
Motor Speed Indicator
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

Brushless 25 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 STM32G071RB 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Brushless 25 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless25_register_write - Brushless 25数据写入功能。

  • brushless25_register_read - Brushless 25数据读取功能。

  • brushless25_set_speed_value - Brushless 25设置速度功能。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Brushless 25 Click example
 *
 * # Description
 * Application example shows the device's capability of controlling 
 * the brushless motor speed and state of the driver.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, sets the device into slow start mode 
 * and sets the speed of the motor to 30%.
 *
 * ## Application Task
 * This example is taking track of the state of the driver and motor, as well as its 
 * voltage and speed which is changing from 30% to 100%, and logging it onto the USB UART terminal.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless25.h"

static brushless25_t brushless25;
static log_t logger;

uint8_t sw_data = 0;
uint8_t speed_val = 3;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless25_cfg_t brushless25_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.
    brushless25_cfg_setup( &brushless25_cfg );
    BRUSHLESS25_MAP_MIKROBUS( brushless25_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = brushless25_init( &brushless25, &brushless25_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS25_ERROR == brushless25_default_cfg ( &brushless25 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    brushless25_set_speed_value( &brushless25, ( speed_val * 10 ) );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint32_t tmp_data = 0;
    uint16_t spd_data = 0;
    uint16_t voltage_data = 0;

    brushless25_register_read( &brushless25, BRUSHLESS25_REG_SYS_STATUS2, &tmp_data );
    tmp_data &= BRUSHLESS25_STATE_MASK; 
    
    switch ( tmp_data )
    {
        case BRUSHLESS25_STATE_SYSTEM_IDLE:
        {
            log_info( &logger, " System is idle " );
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_START:
        {
            log_info( &logger, " Motor is starting " );
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_RUN:
        {
            log_info( &logger, " Motor is running" );
            if ( ( speed_val < 10 ) && ( sw_data == 0 ) )
            {
                speed_val++;
                if ( speed_val == 10 )
                {
                    sw_data = 1;
                }
            }
            else if ( ( speed_val > 3 ) && ( sw_data == 1 ) )
            {
                speed_val--;
                if ( speed_val == 3 )
                {
                    sw_data = 0;
                }
            }
            
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_ALIGN:
        {
            log_info( &logger, " Motor is aligning " );
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_IDLE:
        {
            log_info( &logger, " Motor is in idle mode " );
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_STOP:
        {
            log_info( &logger, " Motor is stoped " );
            brushless25_set_brake_state( &brushless25, BRUSHLESS25_BRAKE_ON );
            break;
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_FAULT:
        {
            log_error( &logger, " Fault accured " );
            brushless25_set_brake_state( &brushless25, BRUSHLESS25_BRAKE_ON );
            for ( ; ; );
        }
        case BRUSHLESS25_STATE_MOTOR_BRAKE:
        {
            log_info( &logger, " Motor brake is on " );
            brushless25_set_brake_state( &brushless25, BRUSHLESS25_BRAKE_OFF );
            break;
        }
        default:
        {
            break;
        }
    }

    brushless25_set_speed_value( &brushless25, ( speed_val * 10 ) );
    Delay_ms ( 1000 );
    brushless25_register_read( &brushless25, BRUSHLESS25_REG_SYS_STATUS2, &tmp_data );
    spd_data = ( uint16_t ) tmp_data / 10;
    brushless25_register_read( &brushless25, BRUSHLESS25_REG_SYS_STATUS1, &tmp_data );
    voltage_data = ( ( uint16_t ) ( tmp_data >> 16 ) / 10 );

    log_printf( &logger, " Motor speed: %d Hz \r\n", spd_data );
    log_printf( &logger, " Motor voltage: %d V \r\n", voltage_data );
    log_printf( &logger, " --------------------- \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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。