希望看过的各位对错误之处可以帮忙指正。
长期更新。

霍尔接口初始化#

使用高级控制定时器(TIM1或TIM8)产生PWM信号驱动马达时,可以用另一个通用TIMx(TIM2、TIM3、 TIM4或TIM5)定时器作为“接口定时器”来连接霍尔传感器 。这里选用定时器3。

stm32的通用定时器内部集成了针对霍尔/编码器信号处理的电路。如下图:
1.png

工作过程#

  • TIMx_CH1、TIMx_CH2和TIMx_CH3三个引脚接受到的霍尔信号,经过输入异或(XOR)功能,传到输入通道TI1
  • 信号从TI1的经过输入滤波器(配置滤波长度)和边沿检测器(输入触发有效极性,这里配置为双极性有效,即上升沿和下降沿都能触发)后产生脉冲信号TI1F_ED,经过选择器后作为TRC输入,再将TRC作为输入捕获通道IC1的输入信号。IC1PS就是计数器的捕获触发信号(脉冲),决定什么时候将计数器的值传进输入捕获寄存器。整个过程就是映射过程。
  • 配置时基,内部时钟分频后作为计数器时钟,将从模式控制器配置为复位模式,每当3个输入之一变化时,计数器从新从0开始计数,计数到下一个变化开始为止,这个计数器值CNT就反映了两个霍尔状态之间的时间间隔,通过这个值我们可以计算出电机的转速信息。

注意,TI1F_ED是一个脉冲,根据这点之后触发也是脉冲触发。如下图,当异或后信号发生跳变,都会产生一个脉冲 TI1F_ED。
2.png

GPIO初始化#

先在头文件进行宏定义
  1. <font size="3">#define HALL_TIMx                        TIM3
  2. #define HALL_TIM_APBxClock_FUN           RCC_APB1PeriphClockCmd
  3. #define HALL_TIM_CLK                     RCC_APB1Periph_TIM3
  4. #define HALL_TIM_PERIOD                  0xFFFF           //ARR,计数周期,配置为最大65535
  5. #define HALL_TIM_PRESCALER               (72-1)           //预分频系数为72
  6. #define HALL_TIM_Channel_x               TIM_Channel_1    //通道1

  7. #define HALL_TIM_GPIO_REMAP              GPIO_FullRemap_TIM3  //引脚重映射
  8. #define HALL_TIM_GPIO_CLK                RCC_APB2Periph_GPIOC
  9. #define HALL_TIM_CH1_PIN                 GPIO_Pin_6
  10. #define HALL_TIM_CH1_GPIO                GPIOC
  11. #define HALL_TIM_CH2_PIN                 GPIO_Pin_7
  12. #define HALL_TIM_CH2_GPIO                GPIOC
  13. #define HALL_TIM_CH3_PIN                 GPIO_Pin_8
  14. #define HALL_TIM_CH3_GPIO                GPIOC

  15. #define HALL_TIM_IRQn                    TIM3_IRQn
  16. #define HALL_TIM_IRQHANDLER              TIM3_IRQHandler</font>
需要注意的是,时基编程中,要将TIMx_ARR置为其最大值(计数器必须通过TI1的变化清零)。设置预分频器得到的最大计数器周期,它需要长于霍尔传感器上的两次变化的时间间隔,不然就会发生溢出,这里进行72分频后,计数器时钟是1Mhz,所以计数周期是1us*65535=65.535ms。
GPIO初始化配置
将定时器3的3个GPIO初始化,配置为上拉输入模式
void HALL_TIMx_GPIO_Init(void)
{
  //GPIO初始化结构体
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  //打开GPIOC和复用功能时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(HALL_TIM_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
  
  //GPIOC_6初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH1_PIN;  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  //上拉输入
  GPIO_Init(HALL_TIM_CH1_GPIO, &GPIO_InitStructure);
  
  //GPIOC_7初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH2_PIN;
  GPIO_Init(HALL_TIM_CH2_GPIO, &GPIO_InitStructure);
  
  //GPIOC_8初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH3_PIN;
  GPIO_Init(HALL_TIM_CH3_GPIO, &GPIO_InitStructure);

  //引脚重映射
  GPIO_PinRemapConfig(HALL_TIM_GPIO_REMAP,ENABLE);  
}



霍尔接口配置#

  • 配置定时器3的时基
  • 将定时器3配置为输入捕获模式,将IC1映射到TRC
  • 从模式控制器配置为复位模式
  • 使能触发中断

  1. void HALL_TIMx_Configuration(void)
  2. {
  3.         TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;  //时基初始化结构体
  4.         TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct;  //输入捕获初始化结构体
  5.                
  6.         //打开定时器3时钟
  7.         HALL_TIM_APBxClock_FUN(HALL_TIM_CLK,ENABLE);
  8.         //时基参数配置
  9.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;  //时钟分割:TDTS = TCK_INT ,采样频率=72M
  10.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_CenterAligned1;  //中心对齐模式
  11.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=HALL_TIM_PERIOD;  //重装值,计数周期
  12.         TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=HALL_TIM_PRESCALER;  //预分频系数
  13.         //时基初始化
  14.         TIM_TimeBaseInit(HALL_TIMx,&TIM_TimeBaseInitStruct);
  15.        
  16.         //输入捕获通道1配置
  17.         TIM_ICInitStruct.TIM_Channel=HALL_TIM_Channel_x;  //通道1
  18.         TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter=0x00;  //滤波长度:0
  19.         TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_BothEdge;  //上升沿和下降沿
  20.         TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;  //配置输入信号分频,不分频
  21.         TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_TRC;  //将IC1映射到 TRC上
  22.         TIM_ICInit(HALL_TIMx,&TIM_ICInitStruct);  //输入捕获初始化
  23.        
  24.         //配置中断优先级
  25.         HALL_IT_Configuration();  
  26.        
  27.         //使能Timx霍尔传感器接口,实际上就是完成将CH1、CH2和CH3异或输入
  28.         TIM_SelectHallSensor(HALL_TIMx,ENABLE);  
  29.         //输入触发源选择,选择TI1F_ED
  30.         TIM_SelectInputTrigger(HALL_TIMx, TIM_TS_TI1F_ED);
  31.        
  32.         //从模式选择,复位模式
  33.         TIM_SelectSlaveMode(HALL_TIMx, TIM_SlaveMode_Reset);
  34.         //主从模式选择
  35.         TIM_SelectMasterSlaveMode(HALL_TIMx, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
  36.        
  37.         //允许触发中断
  38.         TIM_ITConfig(HALL_TIMx, TIM_IT_Trigger, ENABLE);
  39.        
  40.         //使能定时器
  41.         TIM_Cmd(HALL_TIMx, ENABLE);
  42.        
  43.         //清除TIMx中断标志位
  44.         TIM_ClearITPendingBit (HALL_TIMx,TIM_IT_Trigger);
  45.        
  46. }
其中,中断优先级配置函数为
  1. void HALL_IT_Configuration(void)
  2. {
  3.     //NVIC初始化结构体
  4.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
  5.   
  6.     //中断优先级配置
  7.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=HALL_TIM_IRQn;
  8.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
  9.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
  10.     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
  11.     NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
  12. }
中断优先级我将霍尔触发中断配置为最高级。

霍尔接口总初始化函数#
就是调用我们前面写的两个配置函数。
void HALL_TIMx_Init(void)
{
    HALL_TIMx_GPIO_Init();
    HALL_TIMx_Configuration();       
}




中断服务函数
#


使能了中断,不要忘记编写中断服务函数,我习惯将其放在main.c里面,也看过放在 it.c里面

值得一提的是,通用定时器中断类型并不体现在中断服务函数名称上,通用定时器的中断服务函数名就只有一个,可以在启动文件里面轻易找到她,她是通过判断中断标志位,区分哪一种中断。
  1. void HALL_TIM_IRQHANDLER(void)
  2. {
  3.   if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Trigger)!=RESET)
  4.   {
  5.      HALL_TIMx_Callback();  //读取霍尔信号并换相
  6.      TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Trigger);  //清除触发中断标志位
  7.   }
  8. }
需要提醒的是,这个中断服务函数里面一定不能有任何费时的操作,假设电机高速旋转,存在一个操作需要时间大于霍尔两个状态之间切换时间(在上一个PWM输出和惯性的影响下),那么存在漏步问题,电机将不按照顺序旋转下去,所以费时操作会影响下一个霍尔状态的读取,导致PWM输出不正确。

霍尔信号读取#

可以看到,中断服务函数这里调用了函数 HALL_TIMx_Callback();她的作用是判断3个输入引脚上的电平,并将其合成霍尔组合信号,根据这个组合信号,当霍尔信号每一次变化,产生中断时,我们就可以按照霍尔换相表,调用在六步PWM输出里面写的换相函数BLDC_PHASE_CHANGE(pinstate);。
  1. void HALL_TIMx_Callback(void)
  2. {
  3.                 uint8_t pinstate=0;
  4.        
  5.                 if((HALL_TIM_CH1_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH1_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET)  //CH1状态获取
  6.                 {
  7.                         pinstate |= 0x01;
  8.                 }
  9.                 if((HALL_TIM_CH2_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH2_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET)  //CH2状态获取
  10.                 {
  11.                         pinstate |= 0x02;
  12.                 }
  13.                 if((HALL_TIM_CH3_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH3_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET)  //CH3状态获取
  14.                 {
  15.                         pinstate |= 0x04;
  16.                 }
  17.                 //Usart_SendByte(pinstate);  //把霍尔换步信号发送到串口上,不测试时将其注释掉
  18.                 BLDC_PHASE_CHANGE(pinstate); //调用换相函数
  19. }


开环波形测试#

接上BLDC,我使用的是24V的鼓风机,将三相逆变电路板通电测试,通过示波器看其中两路波形(只有两路示波器)。

个人分析:可以看到,在切换通道时候出现了较高的反向电动势,但由于MOS管体二极管将其钳位在电源电压。

3.png

转载自BLDC开发笔记3.霍尔接口与触发换相 - 懒懒阳光下的午睡 - 博客园 (cnblogs.com)