【电机矢量控制】STM32使用TIM触发ADC，CUBEMX配置(用于电机控制电流采样)

电流采样 TIM触发ADC CUBEMX

KVIN

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发布时间: 2019-09-11

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# 前言
无论是做直流有刷电机的电流环，还是做BLDC方波的电流环，亦或是做FOC的电流环，都需要进行电流采样，需要精确控制采样时间与采样点，因此电流采样是电机控制的重中之重，这一个环节非常重要。电流环一般是在每个PWM周期都进行一次的，所以频率较高，有些人做了平均电流的电流环，频率低些，有些人是用瞬时电流值来做电流环，也就是电流环的周期就等于PWM的周期。电机的PWM周期一般都是15K以上(这是由于15K频率是人耳能听到的最高频率范围，超过15K，人耳就听不到那个高频的声音了，在静音方面也有这方面的原因)。

这里以BLDC方波控制的电流采样为例，详细讲述使用CUBEMX配置结合寄存器如何操作电流采样，为后续的电流环做准备。后续做FOC就是需要SVPWM的电流采样，各位不要着急，后续我会把CSDN博客的文章搬运过来，再稍作修改。

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首先，我们要明确电流环的采样点到底是在哪，如果是随机进行的ADC采样，那么电流采样点就会随机出现在相对于PWM的任意时刻，要知道，电流在PWM为高时是上升的，在PWM为低时是下降的，甚至有可能为0，如果这样操作，多组数据平均一下，就是平均电流，但这样不是我们要的电流环，我们要的电流环需要瞬时电流。因此采样点需要固定在PWM发波的高电平的中间，要知道MOS管在打开时是有一个尖端脉冲的，此时采样易受干扰，因此放在中间，示意图如下：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/360f3e6777fb19ec092f6bae43fcf14e.png)

这样可以确定采样出来的电流是真实的电机电流，应该是会比平均电流大些的。因为我这边PWM产生是用TIM1的互补PWM通道，而TIM1又是由TIM3的COM事件来触发的，现在我需要有另外一个定时器来产生一个跟TIM1周期相同，但是PWM的值是TIM1的一半的波形，这里我选择的是TIM15，因此需要保证TIM15的CCR寄存器的值为TIM1的一半，因此，可以直接在TIM1的溢出中断的回调函数中更新TIM15的CCR寄存器的值：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/01050838a460bc6fb3f748442d6067dc.png)

接下来就是要保证TIM1与TIM15同步了，因为TIM1是TIM3(霍尔定时器)的从定时器，那么，将TIM15也配置为TIM3的从定时器就可以了，由寄存器参考手册可知，TIM15的触发源是ITR1：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/4fc9a85b2847a4a83e28fbf7d47a49f0.png)

然后将CUBEMX的触发源选择为ITR1，并且选择复位模式，选择内部时钟：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/81c035d35c287d56e00ae2f0f83ce65c.png)

在配置好触发源之后，我们希望的是使用TIM15的PWM结束的时候，这样讲有些歧义吧，换个说法就是咋TIM15的计数值CNT达到CCR的值的之后，触发ADC开启采集，那也就是说TIM15需要开启主从模式，并且需要发送一个OC1REF信号(因为使用的是1通道)：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/80ebf5c5d86a1c3c20f711707a8f9b4b.png)

在这里需要说明一下这个OC1REF信号的产生必须是在PWM模式下的，最开始我也不清楚，连同公司的软件大佬一起搞这个问题搞了两天，依旧是发送不出来这个OC1REF信号，最后还是看到了一篇博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_155ff95b20102wwen.html，
里面最后一段话有提到这个：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/2180e0bca921e41051ac431215772b94.png)

我之前没有配置PWM模式的CUBEMX是这样的：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/e75f7232a53f0cc707798c40e5325502.png)

一个原因是因为我不知道这个知识点，另一个原因是因为确实我的引脚资源不够用了，已经没有引脚给我配置PWM了，后来看了那篇博客之后，将TIM15配置改为：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/6e26314b5a30728fe462f5b91b1c467e.png)

当然理论上，配置成Output Compare No Output模式，然后TIM15的TRGO信号使用OC1信号也是可以的，这个我没有测试。也是参考了那篇博客，我将ADC改为了上升沿触发，而要使用上升沿触发，那么只需要将TIM15改为PWM2模式就可以了：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/8f5379a4963d006589bf47abc91924ad.png)

接下来就是ADC那边的配置了，因为我们是要在PWM高电平的中间采集一次，下一次PWM再采集下一次，因此需要将ADC配置为单次采集，至于DMA配置的话，正常模式与循环模式都是可以的，只不过是多一句重新启动的问题，我采用的是DMA循环模式，而触发信号就选择TIM15的处罚信号，上升沿触发，配置如下：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/0ff9d935eb1c39fa358bc602e9b57e8d.png)
![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/cd9d5ac182dff7fdbea8cf673da0352c.png)

实际用示波器的电流如图：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/27176839c11f22884171714b08894489.png)

方框内为发波时的电流波形，我现在把负载调小了些，所以电流小了些。
实际STM32读出来的电流波形如图：(使用了串口打印出来，每个PWM周期采集一次，即66us采集一次)

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201909/120627d763dc0e038cfcb1937e71887f.png)

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KVIN

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df98f16b4ce28bf8 219天前...

您好，在CSDN上看到您之前发的一篇关于无感FOC的文章，想向您请教几个问题，望不吝赐教：你用的是什么观测器啊，你开环切换的时候切换条件是什么啊，看博客里的那个波形应该是电流波形吧，切换之后速度怎么变快了，我现在用滑膜观测器，先用HALLFOC开环转，然后一切换观测出来的角度就堵转，实在搞不出来，希望能讨教一波，谢谢

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KVIN 回复 df98f16b4ce28bf8 214天前...

多谢

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df98f16b4ce28bf8 回复 KVIN 214天前...

好的，已经关注你的博客了哈哈

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KVIN 回复 df98f16b4ce28bf8 218天前...

不客气，以后多交流吧，按照进度，我先放弃了调试闭环与带载，最近两个月把重心放在的无感FOC的电路上，画了几版电路，在调试，STM32的出了两个板，dsPIC的出了两个板，目前项目需要，更换主控芯片为dsPIC，这周开始熟悉dsPIC芯片，后续会出一些关于dsPIC的文章吧，等程序完全移植过来就继续做闭环带载，优化代码，再出一些相关文章

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df98f16b4ce28bf8 回复 KVIN 218天前...

谢谢！我昨天调的能够切换了，我是滑模观测器+锁相环，但是不是强拖启动，是霍尔启动，阻感参数我是用RCL仪器测的，昨天加了电流环，才能从霍尔FOC的角度切换到无位置观测的角度，然后从无位置切换到速度闭环也行了，但是现在电机转的时候负载不能突变，负载突变电机就堵转，慢慢加载还是能稍微稳定地转一会。

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KVIN 回复 df98f16b4ce28bf8 218天前...

我用的传统方案，滑模观测器+反正切，看你描述，是想用有霍尔的FOC，来验证观测器波形对不对吗，我之前也是这么做的。我测试过两个电机，这两个电机我都不知道参数，连生产厂家都不知道，一个电机对参数不敏感，调了大概一个星期的阻感参数，就可以正常切换了，另一个对参数很敏感，调了快一个月，实在转不起来，也是从强拖切换到观测器就堵转，最后我是给了一个电机给一个代理商，他们给了Microchip的工程师，Microchip的工程师用电桥仪测出来了阻感参数，才成功转起来的，观测器的模型需要你对电机的类型有所了解，凸极式电机还是表贴式电机，对于参数是否敏感，另外无感FOC，观测器是有最小速度范围的。详细的，以后的文章我都在这个网站更新了

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