初学者
10 分钟

使用A4931和STM32F031K6进入无与伦比的性能领域

体验我们最先进的无刷电机驱动器的静音高效

Brushless 11 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Brushless 11 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

体验我们无刷电机驱动器的多功能性,其设计在各种应用中提供无与伦比的效率和控制力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 11 Click 基于 Allegro Microsystems 的 A4931,这是一款三相无刷直流电机预驱动器。它使用六个外部 N 沟道 MOSFET 来驱动三相 BLDC 电机。内部充电泵生成驱动高侧 MOSFET 的电源,同时内部监控电压。在出现故障条件时,设备输出被禁用。预驱动器具有多种保护机制,包括故障关闭、过压保护、过温保护、霍尔状态报告和模拟检测功能。A4931 还具有 HBIAS 功能,提供 7.5V 电源电压,

电流限制为 30mA。该参考电压为预驱动器和外部霍尔元件的逻辑部分供电。这些元件可以通过标有正负 A、B 和 C 通道输入的 6 针接头连接。要设置电机方向,此 Click board™ 使用 DIR 开关。设置位置 1 为前进旋转,位置 0 为反向旋转。Brushless 11 Click 通过 GPIO 逻辑状态由主 MCU 控制。引脚 EN 上的使能输入端子用于外部 PWM,通常 PWM 频率范围为 20 到 30kHz。要使用制动器并停止电

机,应在 BRK 引脚上写入低逻辑电平,这将激活制动模式。此输入会覆盖使能输入和锁定检测功能。EN 和 BRK 引脚均上拉。FG1 和 FG2 引脚允许您准确测量电机旋转。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压水平转换。此外,这款 Click board™ 配备了包含易于使用功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

Brushless 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

带有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° 的霍尔效应角度,确保精确和可靠的性能。电机长度紧凑,仅为 47mm,重量轻,仅为 0.29kg,专为满足您的需求而设计。在 24VDC 电压和 4000 ± 10% RPM 速度范围内无故障运行,该电机提供稳定可靠的动力。它在 -20 至 +50°C 的正常操作温度范围内表现出色,保持在 1.9A 额定电流下的效率。此外,该产品可与所有 Brushless Click boards™ 以及需要带有霍尔传感器的 BLDC 电机的设备无缝集成。

Brushless 11 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Motor Rotation Output
PA0
AN
Brake Control
PA11
RST
ID COMM
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Enable
PA8
PWM
Motor Rotation Output
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 11 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless11_get_fg1_pin - Brushless 11 获取 FG1 引脚状态功能。

  • brushless11_set_brake - Brushless 11 设置电机制动状态功能。

  • brushless11_set_speed - Brushless 11 设置电机速度功能。

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 11 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Brushless 11 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.
 *
 * ## Application Task
 * Controls the motor speed by changing the PWM duty cycle every second.
 * The duty cycle ranges from 10% to 100%.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Ilic
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless11.h"

static brushless11_t brushless11;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless11_cfg_t brushless11_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.
    brushless11_cfg_setup( &brushless11_cfg );
    BRUSHLESS11_MAP_MIKROBUS( brushless11_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( PWM_ERROR == brushless11_init( &brushless11, &brushless11_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS11_ERROR == brushless11_default_cfg ( &brushless11 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " Motor brake is off \r\n" );
    brushless11_set_brake( &brushless11, BRUSHLESS11_BRAKE_OFF );
    for ( uint8_t speed_cnt = 10; speed_cnt <= 100; speed_cnt += 10 )
    {
        brushless11_set_speed( &brushless11, speed_cnt );
        log_printf( &logger, " Speed is: %d%% \r\n", ( uint16_t ) speed_cnt );
        Delay_ms( 1000 );
    }
    log_printf( &logger, " Motor brake is on \r\n" );
    brushless11_set_brake( &brushless11, BRUSHLESS11_BRAKE_ON );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )  
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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