FOC和SVPWM的C语言代码实现
时间：2022-09-03 14:00:01
FOC和SVPWM实现C语言代码
SVPWM这里解释了原理：https://blog.csdn.net/qlexcel/article/details/74787619#comments
现在开始分析C语言的代码（代码建议复制到notepad 为方便读者实验，每个代码都是独立的子模块，复制到工程中即可编译操作：
一、配置高级定时器TIM1产生6路互补PWM，带刹车保护
详细配置代码如下，复制以下程序段main.c可直接输出到中间PWM波形(保证BKIN下拉)，方便读者验证:
static void TIM1_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9| GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; //CH1--A8 CH2--A9 CH3--A10 CH4-A11
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 CH1N-B13 CH2N-B14 CH3N-B15 BKIN-B12
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13| GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //BKIN-B12
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinLockConfig(GPIOA, GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 ); //锁住高侧IO口的配置寄存器，避免以后误修改
}
#define CKTIM ((u32)72000000uL) //主频
#define PWM_PRSC ((u8)0) //TIM1分频系数
#define PWM_FREQ ((u16) 15000) //PWM频率(Hz)
#define PWM_PERIOD ((u16) (CKTIM / (u32)(2 * PWM_FREQ *(PWM_PRSC 1))))
#define REP_RATE (1) //该参数可调节电流环的刷新频率和周期：(REP_RATE 1)/(2*PWM_FREQ) 秒
///因为电流环的采样取决于TIM1来触发的
#define DEADTIME_NS ((u16)1000) ///死区时间(ns)，范围：0-3500
#define DEADTIME (u16)((unsigned long long)CKTIM/2 * (unsigned long long)DEADTIME_NS/1000000000uL)
static void TIM1_Mode_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_BDTRInitTypeDef TIM1_BDTRInitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PWM_PERIOD; //计数周期
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PWM_PRSC; //分频系数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2; //设置外部时钟TIM1ETR的滤波时间
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned1; //中央对齐模式1，从0计数到 TIM_Period 然后开始减到0，循环
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = REP_RATE; //重复计数意味着在产生溢出中断之前，重复溢出多少次（产生更新事件）ADC采样）
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //配置为PWM模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //使能CHx的PWM输出
TIM_OCInitStructur.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;//互补输出使能，使能CHxN的PWM输出
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 800; //设置跳变值，当计数器计数到这个值时，电平发生跳变
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //CHx有效电平的极性为高电平(高侧)
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High; //CHxN有效电平的极性为高电平(低侧)
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset; //在空闲时CHx输出低(高侧), 调用TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE)后就是空闲状态。
TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Set; //在空闲时CHxN输出高(低侧)，打开低侧管子可以用来锁电机
//TIM_OCIdleState 和 TIM_OCNIdleState不能同时为高
TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //配置CH1
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 800;
TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //配置CH2
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 800;
TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); //配置CH3
//设置刹车特性，死区时间，锁电平，OSSI，OSSR状态和AOE（自动输出使能）
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable; //MOE=1且定时器不工作时，CHx和CHxN的输出状态
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable; //MOE=0且定时器不工作时，CHx和CHxN的输出状态(详情看用户手册，一般都是ENABLE，不用深究)
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1; //BDTR寄存器写保护等级，防止软件错误误写。
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = DEADTIME; //设置死区时间
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable; //使能TIM1刹车输入(BKIN),要把BKIN引脚拉低才有PWM输出
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High; //刹车输入(BKIN)输入高电平有效
TIM1_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Disable; //刹车有效标志只能被软件清除，不能被自动清除
TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM1_BDTRInitStructure);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //4个抢先级、4个子优先级
/* Enable the TIM1 BRK Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_BRK_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_SelectOutputTrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update); //使用TIM1的更新事件作为触发输出，这个输出可以触发ADC进行采样，电流环的采样
TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Break); //清除刹车中断，BKIN输入导致的中断
TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_Break, ENABLE); //使能刹车中断
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE); //PWM输出使能
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //使能TIM1
}
void TIM1_PWM_Init(void)
{
TIM1_GPIO_Config();
TIM1_Mode_Config();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : TIM1_BRK_IRQHandler
* Description : This function handles TIM1 Break interrupt request.
*******************************************************************************/
void TIM1_BRK_IRQHandler(void)
{
//关闭IGBT，并报错
TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Break);
}
1、配置TIM1的CH1--A8、CH2--A9、CH3--A10、CH4-A11、CH1N-B13、CH2N-B14、CH3N-B15、BKIN-B12
BKIN作为报警信号或者刹车信号的输入，当检测此信号时，TIM1的PWM会硬件上停止输出，实时性好，起到保护硬件电路的作用。
2、观察SVPWM的PWM波形是对称的：
正好配置TIM1为中央对齐模式1，在上面代码的配置中，载波周期为15KHz，TIM_Period(ARR)=2400，CH1的TIM_Pulse(CCR)=800。采用的PWM1模式，即CNT小于CCR时，输出有效电平，大于CCR小于ARR时，输出无效电平，又配置CHx的有效电平为高电平，CHxN的有效电平为高电平，则可以得到下面的PWM波形：
如果CHxN的有效电平是低电平，则输出的CHx和CHxN的波形是相同的。（可能CHx和CHxN有效电平的叫法相反）
3、配置CHx和CHxN空闲时的电平，调用TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, DISABLE)后，就进入空闲状态了，高侧没什么用，让空闲时低侧的管子导通，可以使相线连在一起，起到锁定的作用。
4、改变 REP_RATE 的值，可以更改TRGO信号输出的频率。因为相电流采样由TIM1的TRGO信号触发，故更改REP_RATE可以调整电流环的计算频率(每次相电流采样后，会进行一次FOC运算)。采样频率关系：(2*PWM_FREQ)/(REP_RATE + 1)，如：当PWM_FREQ=15KHz，REP_RATE=0，则采样频率为30KHz。
5、TIM_OSSRState和TIM_OSSIState直接Enable就可以了，详情可以去看用户手册。
6、使用TIM_SelectOutputTrigger(TIM1, TIM_TRGOSource_Update);函数设置TRGO信号的产生源，TIM_TRGOSource_Update参数代表TIM1产生一次更新事件，就输出一次TRGO信号。TRGO信号用来触发相电流的采样。
当然也可以使用TIM1的CH4来触发相电流采样，参数为TIM_TRGOSource_OC4Ref ，再打开CH4，并配置CH4的比较值，比如配置比较值为PWM_PERIOD-5。这样当CNT计数到PWM_PERIOD-5时就会触发相电流的ADC采样，这种方法比较灵活，可以合理设置CH4的比较值，来让相电流采样点避开开关噪声。
二、配置双ADC模式和规则组、注入组，其中注入组由TIM1的TRGO触发
//A相电流采样
#define PHASE_A_ADC_CHANNEL ADC_Channel_11
#define PHASE_A_GPIO_PORT GPIOC
#define PHASE_A_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
//B相电流采样
#define PHASE_B_ADC_CHANNEL ADC_Channel_10
#define PHASE_B_GPIO_PORT GPIOC
#define PHASE_B_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
//读取散热器温度(过热保护)
#define TEMP_FDBK_CHANNEL ADC_Channel_13
#define TEMP_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOC
#define TEMP_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_3
//读取总线电压值(过压、欠压保护)
#define BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL ADC_Channel_14
#define BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOC
#define BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_4
//读取电位器值，可以用来调速等
#define POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL ADC_Channel_12
#define POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOC
#define POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_2
//读取母线电流值(过流保护)
#define BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL ADC_Channel_15
#define BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOC
#define BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_5
//读取刹车电阻电流(刹车电阻过流保护)
#define BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL ADC_Channel_7
#define BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOA
#define BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_7
//备用通道
#define AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL ADC_Channel_8
#define AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOB
#define AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_0
//备用导通
#define AIN1_VOLT_FDBK_CHANNEL ADC_Channel_9
#define AIN1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT GPIOB
#define AIN1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN GPIO_Pin_1
#define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244C) //ADC数据寄存器地址
#define BufferLenght 36
volatile u32 ADC_DualConvertedValueTab[BufferLenght];
volatile u16 ADC1_RegularConvertedValueTab[BufferLenght];
volatile u16 ADC2_RegularConvertedValueTab[BufferLenght];
static u16 hPhaseAOffset;
static u16 hPhaseBOffset;
void ADC_DMA_Init(void)
{
u8 bIndex;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //ADCCLK = PCLK2/6=72M/6=12MHz，ADC最大频率不能超过14MHz
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //DMA1
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_GPIOA |
RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); //Fills each GPIO_InitStruct member with its default value
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PHASE_A_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(PHASE_A_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PHASE_B_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(PHASE_B_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TEMP_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(TEMP_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN | AIN1_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
//设置DMA1，用于自动存储ADC1和ADC2规则通道的转换值
DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
DMA_StructInit(&DMA_InitStructure);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //ADC数据寄存器地址(源地址)
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_DualConvertedValueTab; //转换值存储地址(目标地址)
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //从外设到内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BufferLenght; //传输大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; //外设数据单位(每次传输32位)
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word; //内存数据单位(每次传输32位)
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //本DMA通道优先级(用了多个通道时，本参数才有效果)
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //没有使用内存到内存的传输
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1); //清除通道1传输完成中断
DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE); //打开通道1传输完成中断
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //使能DMA1
/****使用双ADC模式，ADC1为主，ADC2为从。当ADC转换配置成由外部事件触发时，用户必须设置成仅触发主ADC，从ADC设置成软件触发，这样可以防止意外的触发从转换。
但是，主和从ADC的外部触发必须同时被激活，要调用 ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE);//ADC2外部触发使能****/
ADC_DeInit(ADC1);
ADC_DeInit(ADC2);
ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegInjecSimult; //ADC1工作在混合同步规则及注入模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //轮流采集各个通道的值
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //连续转换模式，触发后就会一直转换
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换触发信号选择，使用一个软件信号触发ADC1
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Left; //数据左对齐，ADC是12位，要存到DR寄存器的高16位或低16位，就有左右对齐问题，决定了高4位无效或低4位无效
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 3; //要进行ADC转换的通道数：BUS_SHUNT(母线电压)+BREAK_SHUNT(刹车电阻电流)+Chip Temp(MCU温度)
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1的DMA
ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_RegInjecSimult; //ADC2工作在混合同步规则及注入模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //连续转换模式，触发后就会一直转换
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换触发信号选择，由软件给信号触发，双ADC模式的从ADC必须设置为软件触发
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Left;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 3; //要进行ADC转换的通道数：POT1(电位器)+AIN0(备用)+AIN1(备用)
ADC_Init(ADC2, &ADC_InitStructure);
ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE); //ADC2外部触发使能，双ADC模式的从ADC必须要用这条语句
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); //MCU温度
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, BRK_SHUNT_CURR_CHANNEL, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5); //刹车电阻电流
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, BUS_SHUNT_CURR_CHANNEL, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5); //母线电流
ADC_RegularChannelConfig(ADC2, POT1_VOLT_FDBK_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); //电位器
ADC_RegularChannelConfig(ADC2, AIN0_VOLT_FDBK_CHANNEL, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5); //备用
ADC_RegularChannelConfig(ADC2, AIN1_VOLT_FDBK_CHANNEL, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5); //备用
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //ADC1使能
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); //开启MCU内存温度传感器及Vref通道
ADC_ResetCalibration(ADC1); //复位校准寄存器
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准寄存器复位完成
ADC_StartCalibration(ADC1); //ADC1开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准完成
ADC_Cmd(ADC2, ENABLE); //ADC2使能
ADC_ResetCalibration(ADC2); //复位校准寄存器
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC2)); //等待校准寄存器复位完成
ADC_StartCalibration(ADC2); //ADC2开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC2)); //等待校准完成
/**** 获取A、B相零电流值，下面是临时配置 ****/
ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC1,2); //设置ADC1注入组通道数量
ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_JEOC, DISABLE); //关闭注入组转换完成中断
hPhaseAOffset=0; //A相零电流值
hPhaseBOffset=0; //B相零电流值
ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC1, ADC_ExternalTrigInjecConv_None); //ADC1注入组转换的触发信号选择,注入组转换由软件触发
ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC1,ENABLE); //使能外部信号触发注入组转换的功能
ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, PHASE_A_ADC_CHANNEL,1,ADC_SampleTime_7Cycles5); //配置ADC1的注入组通道，设置它们的转化顺序和采样时间
ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, PHASE_B_ADC_CHANNEL,2,ADC_SampleTime_7Cycles5); //A相电流和B相电流
ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_JEOC); //清除注入组转换完成中断标志
ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC1,ENABLE); //给一个软件触发信号，开始注入组转换
for(bIndex=16; bIndex !=0; bIndex--)
{
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_JEOC)) { } //等待注入组转换完成
//求Q1.15格式的零电流值，16个（零电流值/8）的累加，把最高符号位溢出。
hPhaseAOffset += (ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1,ADC_InjectedChannel_1)>>3); //注入组左对齐，数据要右移3位才是真实数据
hPhaseBOffset += (ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1,ADC_InjectedChannel_2)>>3);
ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_JEOC); //清除注入组转换完成中断标志
ADC_SoftwareStartInjectedConvCmd(ADC1,ENABLE); //给一个软件触发信号，开始注入组转换
}
/**** 获取A、B相零电流值的临时配置使用结束，下面恢复ADC1的正常配置 ****/
ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, PHASE_A_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_7Cycles5); //A相电流
ADC_InjectedChannelConfig(ADC1, BUS_VOLT_FDBK_CHANNEL,2, ADC_SampleTime_7Cycles5); //母线电压值
ADC_ExternalTrigInjectedConvConfig(ADC1, ADC_ExternalTrigInjecConv_T1_TRGO); //ADC1注入组转换的触发信号选择,注入组转换由TIM1的TRGO触发
ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_JEOC, ENABLE); //这里才能打开注入组转换完成中断
ADC_InjectedSequencerLengthConfig(ADC2,2); //设置ADC2注入组通道数量
ADC_InjectedChannelConfig(ADC2, PHASE_B_ADC_CHANNEL, 1,ADC_SampleTime_7Cycles5); //B相电流
ADC_InjectedChannelConfig(ADC2, TEMP_FDBK_CHANNEL, 2,ADC_SampleTime_7Cycles5); //散热器温度
ADC_ExternalTrigInjectedConvCmd(ADC2,ENABLE); //使能外部信号触发注入组转换的功能
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //4个抢先级、4个子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC1, ENABLE); //ADC1外部触发使能，如果ADC的触发信号是外部就要调用
// ADC_ExternalTrigConvCmd(ADC2, ENABLE); //ADC2外部触发使能
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //给主ADC一个软件触发信号，之后ADC就会一直转换下去
}
u16 h_ADCBusvolt;
u16 h_ADCTemp;
u16 h_ADCPhase_A;
u16 h_ADCPhase_B;
void ADC1_2_IRQHandler(void) //AD中断有三种情况：AD_EOC、AD_JEOC、AD_AWD
{
if((ADC1->SR & ADC_FLAG_JEOC) == ADC_FLAG_JEOC)
{
ADC1->SR = ~(u32)ADC_FLAG_JEOC; //清除注入组转换完成中断标志
//获取散热器温度和母线电压值，做出相应的处理
h_ADCTemp=ADC_GetInjectedConversionValue(ADC2,ADC_InjectedChannel_2); //散热器温度
h_ADCBusvolt=ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1,ADC_InjectedChannel_2); //母线电压
//获取两相电流值，进行FOC运算
h_ADCPhase_A=ADC_GetInjectedConversionValue(ADC1,ADC_InjectedChannel_1); //散热器温度
h_ADCPhase_B=ADC_GetInjectedConversionValue(ADC2,ADC_InjectedChannel_1); //母线电压
}
}
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
u8 i,j=0;
if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1))
{
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_GL1); //清除DMA通道1传输完成中断
for(i=0;i
ADC1_RegularConvertedValueTab[j++] = (uint16_t)(ADC_DualConvertedValueTab[i]>>4); //ADC1规则组左对齐，要右移4位
}
//ADC1_RegularConvertedValueTab[0]是MCU温度，ADC1_RegularConvertedValueTab[1]是刹车电阻电流，ADC1_RegularConvertedValueTab[2]是母线电流
j = 0;
for(i=0;i
ADC2_RegularConvertedValueTab[j++] = (uint16_t)(ADC_DualConvertedValueTab[i] >> 20);//ADC2规则组左对齐，要右移20位
}
//ADC2_RegularConvertedValueTab[0]是电位器，ADC2_RegularConvertedValueTab[1]是备用，ADC2_RegularConvertedValueTab[2]是备用
}
}
1、stm32的ADC转换速度为1MHz，精度为12位。采样时间可设置（1.5到239.5个周期），最小采样时间107ns。使用双ADC模式，同时触发ADC1、ADC2采集电机的两相电流，可保证采集到的两相电流值时间误差最小。配置ADC1为主，ADC2为从，用ADC1触发ADC2。
2、在众多的ADC采样通道中，A相、B相、母线电压值、散热器温度是对实时性要求比较高的，于是把他们配置成注入组通道，其余的配置成规则组。（注入组与规则组的关系和main中的while循环与中断类似，当注入组被触发时会打断规则组的ADC转换，优先转换注入组的通道，当注入组转换完成，规则组才继续转换）
3、在双ADC模式下，DR寄存器的高16位存储了ADC2的转换数据，低16位存储了ADC1的转换数据：
4、左右对齐的问题，ADC的转换精度只有12位，要保存的数据宽度为16位，因此存在靠左还是靠右的问题。
如上，注入组合规则组的左右对齐并不一样。推荐使用右对齐，直接取低12位即可。（上面的例程使用的左对齐，要做修改）
5、为了获取A、B相零电流时的值用于后面电机运行电流的矫正，先把注入组设置为软件触发，把零电流值采集完成后，再把配置修改成用TIM1的TRGO信号触发。因为是双ADC模式，只需要配置ADC1的触发信号就可以了。
6、求Q1.15格式的零电流值，16个（零电流值/8）的累加，把最高符号位溢出：
我们都知道MCU处理定点数会很快，处理浮点数比较慢，但是相电流采样值一般都比较小，会有小数，因此我们要使用Q格式来让浮点数据转化为定点数，提高处理速度。
因此我们上面使用的Q1.15格式（也称Q15），就是用15位来表示小数部分，最高位是符号位。浮点数转化为Q15，要将数据乘以2的15次方。Q15数据转化为浮点数，将数据除以2的15次方。
更多可以看这两篇文章：文章1 文章2 ，不想深究的，只需要导致浮点数和Q格式数的转换方法即可。
因此得到A、B相零电流的过程如下：
已知 ：寄存器中的值/4096*Vref 是实际采样电阻上的电压值。hPhaseAOffset、hPhaseBOffset是16个零电流值的和。hPhaseAOffset、hPhaseBOffset是U16类型。
于是A相零电流的Q15格式值为：(hPhaseAOffset/16)/4096*Vref*2^15=(((hPhaseAOffset>>4)>>12)*Vref)<<15，当Vref=2V，A相零电流的Q15格式值就刚好等于hPhaseAOffset。为方便计算，那我们就统一Vref=2了。（在程序中，Vref取多少都没有关系，只要统一就行）
三、编码器的配置
#define U32_MAX ((u32)4294967295uL)
#define POLE_PAIR_NUM (u8)2 //电机的极对数
#define ENCODER_PPR (u16)(1000) //编码器线数，即转一圈，编码器输出的脉冲数
#define ALIGNMENT_ANGLE (u16)90 //上电时，电机转子的初始电角度，范围：0-359
#define COUNTER_RESET (u16)((((s32)(ALIGNMENT_ANGLE)*4*ENCODER_PPR/360)-1)/POLE_PAIR_NUM) //根据初始电角度计算TIM2_CNT值
#define ICx_FILTER (u8) 8 // 8<-> 670nsec
void ENC_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; //TIM2_CH1--PA0 TIM2_CH2--PA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //设定浮空模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* Enable the TIM2 Update Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_DeInit(TIM2);
TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; //No prescaling ,可以改变编码器计数对于脉冲输入个数的倍数
//即当TIM_Prescaler=0，输入一个脉冲，CNT增加4.当TIM_Prescaler=1，输入一个脉冲，CNT只增加2
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (4*ENCODER_PPR)-1; //ARR值，当CNT增加到ARR会溢出，产生更新中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising); //4倍计数，输入A、B信号不反相
TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = ICx_FILTER; //滤波值是1-15，看情况设定，是用来滤除编码器信号干扰
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); //配置通道1的滤波值
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure); //配置通道2的滤波值
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
TIM2->CNT = COUNTER_RESET; //设定电机转子初始电角度，一般电机校零后，掉电时要把电角度保存下来，再次上电时直接使用，就不用再校零了
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
//TIM2->CNT向上溢出或向下溢出，都会触发此中断，即3999加一到0，或0减一到3999
}
/*******************************************************************************
* Description : 返回电机转子的电角度
* Return : Rotor electrical angle: 0 -> 0 degrees,
* S16_MAX-> 180 degrees,
* S16_MIN-> -180 degrees
*******************************************************************************/
s16 ENC_Get_Electrical_Angle(void)
{
s32 temp;
temp = (s32)(TIM_GetCounter(TIM2)) * (s32)(U32_MAX / (4*ENCODER_PPR));
temp *= POLE_PAIR_NUM;
return((s16)(temp/65536)); //s16 result
}
1、定时器的编码器模式只用CH1、CH2，因此把编码器的A、B信号接在TIM2_CH1、TIM2_CH2即可。
2、编码器的模式选择TIM_EncoderMode_TI12，即TI1和TI2都要计数，用两张图就能说明白编码器模式的原理了：
TI1和TI2对应了编码器的A、B信号，第一列是指编码器的3种模式，即只计数TI1、只计数TI2和都要计数。第二列是相对信号的电平，比如我们讨论TI1的边沿，它的相对信号就是TI2。
我们就可以来看了，首先看第二行，只计数TI1信号的模式。当它的相对信号(即TI2)是高电平时，如果TI1来一个上升沿，那么CNT就要向下计数(Down)，如果来一个下降沿，那么CNT就要向上计数(Up)。示意图如下：
在时刻1，当TI2为低电平时，TI1来一个上升沿，CNT向上计数1.
在时刻3，当TI2为高电平时，TI1来一个下降沿，CNT又向上计数1.
同样的道理你也可以理解只计数TI2信号的模式，然后把这两个模式加起来你也可以理解同时计数TI1和TI2的模式。
3、TIM_ICPolarity_Rising 表示极性不反相。TIM_ICPolarity_falling:表示极性反向。库函数中的配置代码是这样的：
/* Set the TI1 and the TI2 Polarities */
tmpccer &= (uint16_t)(((uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCER_CC1P)) & ((uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCER_CC2P)));
tmpccer |= (uint16_t)(TIM_IC1Polarity | (uint16_t)(TIM_IC2Polarity << (uint16_t)4));
/* Write to TIMx CCER */
TIMx->CCER = tmpccer;
配置选项有3种：
#define TIM_ICPolarity_Rising ((uint16_t)0x0000)
#define TIM_ICPolarity_Falling ((uint16_t)0x0002)
#define TIM_ICPolarity_BothEdge ((uint16_t)0x000A)
寄存器：
实际配置的是CC1P、CC1NP、CC2P、CC2NP位，改位描述如下：
4、ENC_Get_Electrical_Angle函数的问题
1)、首先是S16_MAX对应180度、S16_MIN对应-180的问题。这里其实就是利用了u32和s32数据类型表示的范围不同，而巧妙的产生了负数。我们知道u32的范围是：0到4294967295。而s32的范围是：-2147483648到2147483647。
(s32)(U32_MAX / (4*ENCODER_PPR))就是把4294967295分成4000份，如果CNT的值在0-2000，那么得到的结果最大也就是4294967295的一半，即2147483647，这时还没有超过s32的范围。当CNT=2001，得到2148555741，超过了s32范围，那么会怎么样呢？会从s32范围的最小值开始往上增加，就像一个环一样，最大值和最小值之间只差1。于是2148555741超出了2147483647：2148555741-2147483647=1072094，绕了一圈后得到：-2147483648+1072094-1=-2146411555。
有没有发现数据类型的这种特性和电机的电角度也是类似的？电机的电角度从0度增加到180度，然后再增加就变成-179度，又从-179度增加到0度，完成一圈。和数据类型的：从0增加到2147483647，再增加就变成-2147483648，又从-2147483648增加到0，完成一圈。
最后再把s32的数整除65536，就可以得到s16的数据类型了。（不能移位，会把符号位也移动了）
2)、极对数和电角度的关系
在函数还有一句：temp *= POLE_PAIR_NUM，即电角度要被极对数放大，这是为什么呢？
首先看极对数是什么：极对数是每相励磁绕组含有的磁极个数。
如果极对数是1，即每相只有一对磁极（一对磁极=2极，两对磁极=4极）
那么这3个相的磁极互差120度分布，相电流呈正弦规律变化一次，合成电压矢量旋转一圈，旋转磁场也会旋转一圈：
如果极对数是2，即每相有2对磁极：
那么这3个相的磁极互差60度分布，相电流呈正弦规律变化一次，合成电压矢量旋转半圈，旋转磁场也旋转半圈：
（此处差一个gif。。。有没有谁知道上面那种gif怎么画的。。。）
因此SVPWM输入的电角度和电机转子的机械角度之间就有极对数的倍数关系了：
如果极对数是1，那么SVPWM输出的磁场旋转一圈，电机转子也旋转一圈，电角度和电机转子角度是一一对应的。
如果极对数是2，那么SVPWM输出的磁场旋转一圈，电机转子只旋转半圈，电角度是电机转子角度的2倍。
编码器的角度反映的是电机转子的机械角度。
后话：既然1对极电机就能转了，干嘛还要2对、4对呢？虽然极对数越多，转速越慢，但是扭矩可以越大。参考：https://toutiao.1688.com/article/1067976.htm
四、FOC相关变换的代码实现
前面中的代码中我们用TIM1的TRGO信号触发ADC注入组的转换。然后ADC的注入组转换完成后会产生中断，然后在中断函数对相电流进行采样，再经过clark变换把Ia, Ib, Ic变换成Iα, Iβ，再经过park变换，把Iα, Iβ变换成Iq, Id。
获取相电流采样值、clark变换、park变换、反park变换的函数如下：
typedef struct
{
s16 qI_Component1;
s16 qI_Component2;
} Curr_Components; //电流值结构体
typedef struct
{
s16 qV_Component1;
s16 qV_Component2;
} Volt_Components;
typedef struct //电压值结构体
{
s16 hCos;
s16 hSin;
} Trig_Components; //存放角度sin和cos函数值的结构体
#define S16_MAX ((s16)32767)
#define S16_MIN ((s16)-32768)
/**********************************************************************************************************
在注入组采样完成中断中调用，获取相电流的采样值。返回(电流采样值-零电流值)，Q15格式
**********************************************************************************************************/
Curr_Components GET_PHASE_CURRENTS(void)
{
Curr_Components Local_Stator_Currents;
s32 wAux;
wAux = ((ADC1->JDR1)<<1)-(s32)(hPhaseAOffset); //把电流采样值转换为Q1.15格式，再减去零电流值
if (wAux < S16_MIN)
Local_Stator_Currents.qI_Component1= S16_MIN; //下限幅
else if (wAux > S16_MAX)
Local_Stator_Currents.qI_Component1= S16_MAX; //上限幅
else
Local_Stator_Currents.qI_Component1= wAux;
wAux = ((ADC2->JDR1)<<1)-(s32)(hPhaseBOffset); //B相电流
if (wAux < S16_MIN)
Local_Stator_Currents.qI_Component2= S16_MIN;
else if (wAux > S16_MAX)
Local_Stator_Currents.qI_Component2= S16_MAX;
else
Local_Stator_Currents.qI_Component2= wAux;
return(Local_Stator_Currents);
}
#define divSQRT_3 (s16)0x49E6 //1/sqrt(3)的Q15格式，1/sqrt(3)*2^15=18918=0x49E6
/**********************************************************************************************************
Clarke变换，输入Ia,Ib，得到Ialpha和Ibeta
**********************************************************************************************************/
Curr_Components Clarke(Curr_Components Curr_Input)
{
Curr_Components Curr_Output;
s32 qIa_divSQRT3_tmp;
s32 qIb_divSQRT3_tmp; //定义32位有符号数，用来暂存Q30格式
s16 qIa_divSQRT3;
s16 qIb_divSQRT3 ;
Curr_Output.qI_Component1 = Curr_Input.qI_Component1; //Ialpha = Ia
qIa_divSQRT3_tmp = divSQRT_3 * Curr_Input.qI_Component1; //计算Ia/√3
qIa_divSQRT3_tmp /=32768; //两个Q15数相乘，会变成Q30，因此要右移15位，变回Q15
qIb_divSQRT3_tmp = divSQRT_3 * Curr_Input.qI_Component2; //计算Ib/√3
qIb_divSQRT3_tmp /=32768;
qIa_divSQRT3=((s16)(qIa_divSQRT3_tmp)); //s32赋值给s16
qIb_divSQRT3=((s16)(qIb_divSQRT3_tmp));
Curr_Output.qI_Component2=(-(qIa_divSQRT3)-(qIb_divSQRT3)-(qIb_divSQRT3)); //Ibeta = -(2*Ib+Ia)/sqrt(3)
return(Curr_Output);
}
#define SIN_MASK 0x0300
#define U0_90 0x0200
#define U90_180 0x0300
#define U180_270 0x0000
#define U270_360 0x0100
const s16 hSin_Cos_Table[256] = {\
0x0000,0x00C9,0x0192,0x025B,0x0324,0x03ED,0x04B6,0x057F,\
0x0648,0x0711,0x07D9,0x08A2,0x096A,0x0A33,0x0AFB,0x0BC4,\
0x0C8C,0x0D54,0x0E1C,0x0EE3,0x0FAB,0x1072,0x113A,0x1201,\
0x12C8,0x138F,0x1455,0x151C,0x15E2,0x16A8,0x176E,0x1833,\
0x18F9,0x19BE,0x1A82,0x1B47,0x1C0B,0x1CCF,0x1D93,0x1E57,\
0x1F1A,0x1FDD,0x209F,0x2161,0x2223,0x22E5,0x23A6,0x2467,\
0x2528,0x25E8,0x26A8,0x2767,0x2826,0x28E5,0x29A3,0x2A61,\
0x2B1F,0x2BDC,0x2C99,0x2D55,0x2E11,0x2ECC,0x2F87,0x3041,\
0x30FB,0x31B5,0x326E,0x3326,0x33DF,0x3496,0x354D,0x3604,\
0x36BA,0x376F,0x3824,0x38D9,0x398C,0x3A40,0x3AF2,0x3BA5,\
0x3C56,0x3D07,0x3DB8,0x3E68,0x3F17,0x3FC5,0x4073,0x4121,\
0x41CE,0x427A,0x4325,0x43D0,0x447A,0x4524,0x45CD,0x4675,\
0x471C,0x47C3,0x4869,0x490F,0x49B4,0x4A58,0x4AFB,0x4B9D,\
0x4C3F,0x4CE0,0x4D81,0x4E20,0x4EBF,0x4F5D,0x4FFB,0x5097,\
0x5133,0x51CE,0x5268,0x5302,0x539B,0x5432,0x54C9,0x5560,\
0x55F5,0x568A,0x571D,0x57B0,0x5842,0x58D3,0x5964,0x59F3,\
0x5A82,0x5B0F,0x5B9C,0x5C28,0x5CB3,0x5D3E,0x5DC7,0x5E4F,\
0x5ED7,0x5F5D,0x5FE3,0x6068,0x60EB,0x616E,0x61F0,0x6271,\
0x62F1,0x6370,0x63EE,0x646C,0x64E8,0x6563,0x65DD,0x6656,\
0x66CF,0x6746,0x67BC,0x6832,0x68A6,0x6919,0x698B,0x69FD,\
0x6A6D,0x6ADC,0x6B4A,0x6BB7,0x6C23,0x6C8E,0x6CF8,0x6D61,\
0x6DC9,0x6E30,0x6E96,0x6EFB,0x6F5E,0x6FC1,0x7022,0x7083,\
0x70E2,0x7140,0x719D,0x71F9,0x7254,0x72AE,0x7307,0x735E,\
0x73B5,0x740A,0x745F,0x74B2,0x7504,0x7555,0x75A5,0x75F3,\
0x7641,0x768D,0x76D8,0x7722,0x776B,0x77B3,0x77FA,0x783F,\
0x7884,0x78C7,0x7909,0x794A,0x7989,0x79C8,0x7A05,0x7A41,\
0x7A7C,0x7AB6,0x7AEE,0x7B26,0x7B5C,0x7B91,0x7BC5,0x7BF8,\
0x7C29,0x7C59,0x7C88,0x7CB6,0x7CE3,0x7D0E,0x7D39,0x7D62,\
0x7D89,0x7DB0,0x7DD5,0x7DFA,0x7E1D,0x7E3E,0x7E5F,0x7E7E,\
0x7E9C,0x7EB9,0x7ED5,0x7EEF,0x7F09,0x7F21,0x7F37,0x7F4D,\
0x7F61,0x7F74,0x7F86,0x7F97,0x7FA6,0x7FB4,0x7FC1,0x7FCD,\
0x7FD8,0x7FE1,0x7FE9,0x7FF0,0x7FF5,0x7FF9,0x7FFD,0x7FFE};
/*******************************************************************************
* Function Name : Trig_Functions
* Description : 本函数返回输入角度的cos和sin函数值
* Input : angle in s16 format
* Output : Cosine and Sine in s16 format
*******************************************************************************/
Trig_Components Trig_Functions(s16 hAngle) //hAngle=0,转子电角度=0度。hAngle=S16_MAX,转子电角度=180度。hAngle=S16_MIN,转子电角度=-180度
{
u16 hindex;
Trig_Components Local_Components;
/* 10 bit index computation */
hindex = (u16)(hAngle + 32768);
hindex /= 64;
switch (hindex & SIN_MASK)
{
case U0_90:
Local_Components.hSin = hSin_Cos_Table[(u8)(hindex)];
Local_Components.hCos = hSin_Cos_Table[(u8)(0xFF-(u8)(hindex))];
break;
case U90_180:
Local_Components.hSin = hSin_Cos_Table[(u8)(0xFF-(u8)(hindex))];
Local_Components.hCos = -hSin_Cos_Table[(u8)(hindex)];
break;
case U180_270:
Local_Components.hSin = -hSin_Cos_Table[(u8)(hindex)];
Local_Components.hCos = -hSin_Cos_Table[(u8)(0xFF-(u8)(hindex))];
break;
case U270_360:
Local_Components.hSin = -hSin_Cos_Table[(u8)(0xFF-(u8)(hindex))];
Local_Components.hCos = hSin_Cos_Table[(u8)(hindex)];
break;
default:
break;
}
return (Local_Components);
}
Trig_Components Vector_Components;
/**********************************************************************************************************
Park变换，输入电角度、Ialpha和Ibeta，经过Park变换得到Iq、Id
**********************************************************************************************************/
Curr_Components Park(Curr_Components Curr_Input, s16 Theta)
{
Curr_Components Curr_Output;
s32 qId_tmp_1, qId_tmp_2;
s32 qIq_tmp_1, qIq_tmp_2;
s16 qId_1, qId_2;
s16 qIq_1, qIq_2;
Vector_Components = Trig_Functions(Theta); //计算电角度的cos和sin
qIq_tmp_1 = Curr_Input.qI_Component1 * Vector_Components.hCos; //计算Ialpha*cosθ
qIq_tmp_1 /= 32768;
qIq_tmp_2 = Curr_Input.qI_Component2 *Vector_Components.hSin; //计算Ibeta*sinθ
qIq_tmp_2 /= 32768;
qIq_1 = ((s16)(qIq_tmp_1));
qIq_2 = ((s16)(qIq_tmp_2));
Curr_Output.qI_Component1 = ((qIq_1)-(qIq_2)); //Iq=Ialpha*cosθ- Ibeta*sinθ
qId_tmp_1 = Curr_Input.qI_Component1 * Vector_Components.hSin; //计算Ialpha*sinθ
qId_tmp_1 /= 32768;
qId_tmp_2 = Curr_Input.qI_Component2 * Vector_Components.hCos; //计算Ibeta*cosθ
qId_tmp_2 /= 32768;
qId_1 = (s16)(qId_tmp_1);
qId_2 = (s16)(qId_tmp_2);
Curr_Output.qI_Component2 = ((qId_1)+(qId_2)); //Id=Ialpha*sinθ+ Ibeta*cosθ
return (Curr_Output);
}
/**********************************************************************************************************
反park变换，输入Uq、Ud得到Ualpha、Ubeta
**********************************************************************************************************/
Volt_Components Rev_Park(Volt_Components Volt_Input)
{
s32 qValpha_tmp1,qValpha_tmp2,qVbeta_tmp1,qVbeta_tmp2;
s16 qValpha_1,qValpha_2,qVbeta_1,qVbeta_2;
Volt_Components Volt_Output;
qValpha_tmp1 = Volt_Input.qV_Component1 * Vector_Components.hCos; //Uq*cosθ
qValpha_tmp1 /= 32768;
qValpha_tmp2 = Volt_Input.qV_Component2 * Vector_Components.hSin; //Ud*sinθ
qValpha_tmp2 /= 32768;
qValpha_1 = (s16)(qValpha_tmp1);
qValpha_2 = (s16)(qValpha_tmp2);
Volt_Output.qV_Component1 = ((qValpha_1)+(qValpha_2)); //Ualpha=Uq*cosθ+ Ud*sinθ
qVbeta_tmp1 = Volt_Input.qV_Component1 * Vector_Components.hSin; //Uq*sinθ
qVbeta_tmp1 /= 32768;
qVbeta_tmp2 = Volt_Input.qV_Component2 * Vector_Components.hCos; //Ud*cosθ
qVbeta_tmp2 /= 32768;
qVbeta_1 = (s16)(qVbeta_tmp1);
qVbeta_2 = (s16)(qVbeta_tmp2);
Volt_Output.qV_Component2 = -(qVbeta_1)+(qVbeta_2); //Ubeta=Ud*cosθ- Uq*sinθ
return(Volt_Output);
}
1、读取ADC注入组的转换值：ADC1->JDR1和ADC2->JDR1。数据的对齐还是满足下表的关系:
我们是注入组左对齐，因此右移3位才是真实的转换值。电流采样值的Q15格式为：((ADC1->JDR1<<1)>>4)/4096*Vref*2^15=((((ADC1->JDR1<<1)>>4)>>12)*Vref)<<15=ADC1->JDR1<<1.
2、用ADC采集电机的两相电流，即可通过Ia+Ib+Ic=0得到第三相的电流。电机的三相电流是在时间上互差120度，成正弦规律变化的波形。电流波形如下：
表示为矢量：
我们通过clark变换，把Ia、Ib、Ic变换为Iα、Iβ：
变换公式：（可以当成矢量分解来理解）
公式中有一个系数k，一般取2/3。有兴趣可以去这儿了解：https://blog.csdn.net/daidi1989/article/details/89926324。带入2/3：
再代入Ia+Ib+Ic=0：
注：ST的FOC库，采用的Iβ轴（即虚轴）滞后Iα90度的表示方法。与其他地方说的Iβ提前Iα90度是一样的效果。只是表示方法不同而已，选择了这种表示方法，后面的park变换也和提前90度的不同。
3、Trig_Functions函数，使用查表的方法计算目标角度的三角函数。速度快，精度也还可以，读者可以自己测试一下精度。
4、使用park变换将电流 Iα、Iβ 和转子的电角度θ转化为电流 Iq、Id。
公式为：
5、反park变换就是上面park变换的逆过程，公式就不推了。
五、PID控制
typedef struct
{
s16 hKp_Gain; //比例系数
u16 hKp_Divisor; //比例系数因子
s16 hKi_Gain; //积分系数
u16 hKi_Divisor; //积分系数因子
s16 hLower_Limit_Output; //总输出下限
s16 hUpper_Limit_Output; //总输出上限
s32 wLower_Limit_Integral; //积分项下限
s32 wUpper_Limit_Integral; //积分项上限
s32 wIntegral; //积分累积和
s16 hKd_Gain; //微分系数
u16 hKd_Divisor; //微分系数因子
s32 wPreviousError; //上次误差
} PID_Struct_t;
/****************************** 扭矩的PID参数，即q轴 *******************************************************/
#define PID_TORQUE_REFERENCE (s16)3000 //q轴的设定值，PID的目的就是要让测量的q轴值与设定值误差为0
#define PID_TORQUE_KP_DEFAULT (s16)1578 //Kp默认值
#define PID_TORQUE_KI_DEFAULT (s16)676 //Ki默认值
#define PID_TORQUE_KD_DEFAULT (s16)100 //Kd默认值
/****************************** 转子磁通的PID参数，即d轴 *******************************************************/
#define PID_FLUX_REFERENCE (s16)0 //d轴的设定值
#define PID_FLUX_KP_DEFAULT (s16)1578
#define PID_FLUX_KI_DEFAULT (s16)676
#define PID_FLUX_KD_DEFAULT (s16)100
/****************************** q轴和d轴PID参数的放大倍数 *******************************************************/
#define TF_KPDIV ((u16)(1024)) //因为Kp、Ki、Kd值很小，而我们需要整数计算，所以需要放大。得出计算结果之后，再缩小。
#define TF_KIDIV ((u16)(16384))
#define TF_KDDIV ((u16)(8192))
/*****************
