单片机驱动BLDC带hall六步法

吴169

25人浏览 · 2026-07-07 22:49:52

吴169 · 2026-07-07 22:49:52 发布

单片机：STM32F407
开发板：DMF407电机开发板
平台：keil V5.31

HSE 为8MHZ
HSI为16MHZ

主函数：

int main(void)
{
    uint8_t key,t;
    char buf[32];
    int16_t pwm_duty_temp = 0;

    HAL_Init();                              /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);      /* 设置时钟,168Mhz */
    delay_init(168);                         /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                      /* 串口初始化为115200 */
    led_init();                              /* 初始化LED */
    key_init();                              /* 初始化按键 */
    lcd_init();                              /* 初始化LCD */
    bldc_init(100000-1,0);
    bldc_ctrl(MOTOR_1,CCW,0);                /* 初始无刷电机接口1速度 */
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_atimx_handle);  /* 启动高级定时器1 */

    /* 显示提示信息 */
    g_point_color = WHITE;
    g_back_color  = BLACK;
    lcd_show_string(10, 10, 200, 16, 16, "BLDC Motor Test",g_point_color);
    lcd_show_string(10, 30, 200, 16, 16, "KEY0:Start forward", g_point_color);
    lcd_show_string(10, 50, 200, 16, 16, "KEY1:Start backward", g_point_color);
    lcd_show_string(10, 70, 200, 16, 16, "KEY2:Stop", g_point_color);

    printf("按下KEY0 开始正转加速\r\n");
    printf("按下KEY1 开始反转加速\r\n");
    printf("按下KEY2 停止电机\r\n");
    
    while (1)
    {
        t++;
        if(t % 20 == 0)
        {
            sprintf(buf,"PWM_Duty:%.1f%%",(float)((g_bldc_motor1.pwm_duty/MAX_PWM_DUTY)*100));/* 显示控制PWM占空比 */
            lcd_show_string(10,110,200,16,16,buf,g_point_color);
            LED0_TOGGLE();                          /* LED0(红灯) 翻转 */
        }

        key = key_scan(0);
        if(key == KEY0_PRES)                        /* 按下KEY0设置比较值+500 */
        {
            pwm_duty_temp += 500;
            if(pwm_duty_temp >= MAX_PWM_DUTY/2)     /* 限速 */
                pwm_duty_temp = MAX_PWM_DUTY/2;
            if(pwm_duty_temp > 0)                   /* 通过判断正负号设置旋转方向 */
            {
                g_bldc_motor1.pwm_duty = pwm_duty_temp;
                g_bldc_motor1.dir = CW;
            }
            else
            {
                g_bldc_motor1.pwm_duty = -pwm_duty_temp;
                g_bldc_motor1.dir = CCW;
            }
            g_bldc_motor1.run_flag = RUN;           /* 开启运行 */
            start_motor1();                         /* 开启运行 */
        }
        else if(key == KEY1_PRES)                   /* 按下KEY1设置比较值-500 */
        {
            pwm_duty_temp -= 500;
            if(pwm_duty_temp <= -MAX_PWM_DUTY/2)
                pwm_duty_temp = -MAX_PWM_DUTY/2;
            if(pwm_duty_temp < 0)                   /* 通过判断正负号设置旋转方向 */
            {
                g_bldc_motor1.pwm_duty = -pwm_duty_temp;
                g_bldc_motor1.dir = CCW;
            }
            else
            {
                g_bldc_motor1.pwm_duty = pwm_duty_temp;
                g_bldc_motor1.dir = CW;
            }                                                  
            g_bldc_motor1.run_flag = RUN;           /* 开启运行 */
            start_motor1();                         /* 运行电机 */
        }
        else if(key == KEY2_PRES)                   /* 按下KEY2关闭电机 */
        {
            stop_motor1();                          /* 停机 */
            g_bldc_motor1.run_flag = STOP;          /* 标记停机 */
            pwm_duty_temp = 0;                      /* 数据清0 */
            g_bldc_motor1.pwm_duty = 0;
        }
        delay_ms(10);
    }
}

hall配置

void hall_gpio_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    HALL1_U_GPIO_CLK_ENABLE();
    HALL1_V_GPIO_CLK_ENABLE();
    HALL1_W_GPIO_CLK_ENABLE();

    /* 霍尔通道 1 引脚初始化 */
    gpio_init_struct.Pin = HALL1_TIM_CH1_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(HALL1_TIM_CH1_GPIO, &gpio_init_struct);

    /* 霍尔通道 2 引脚初始化 */
    gpio_init_struct.Pin = HALL1_TIM_CH2_PIN;
    HAL_GPIO_Init(HALL1_TIM_CH2_GPIO, &gpio_init_struct);

    /* 霍尔通道 3 引脚初始化 */
    gpio_init_struct.Pin = HALL1_TIM_CH3_PIN;
    HAL_GPIO_Init(HALL1_TIM_CH3_GPIO, &gpio_init_struct);

}

读取hall

uint32_t hallsensor_get_state(uint8_t motor_id)
{
    __IO static uint32_t state ;
    state  = 0;
    if(motor_id == MOTOR_1)
    {
        if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH1_GPIO,HALL1_TIM_CH1_PIN) != GPIO_PIN_RESET)  /* 霍尔传感器状态获取 */
        {
            state |= 0x01U;
        }
        if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH2_GPIO,HALL1_TIM_CH2_PIN) != GPIO_PIN_RESET)  /* 霍尔传感器状态获取 */
        {
            state |= 0x02U;
        }
        if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH3_GPIO,HALL1_TIM_CH3_PIN) != GPIO_PIN_RESET)  /* 霍尔传感器状态获取 */
        {
            state |= 0x04U;
        }
    }
    return state;
}

定时器配置

void atim_timx_oc_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
    ATIM_TIMX_PWM_CHY_CLK_ENABLE();                             /* TIMX 时钟使能 */


    g_atimx_handle.Instance = ATIM_TIMX_PWM;                    /* 定时器x */
    g_atimx_handle.Init.Prescaler = psc;                        /* 定时器分频 */
    g_atimx_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;       /* 向上计数模式 */
    g_atimx_handle.Init.Period = arr;                           /* 自动重装载值 */
    g_atimx_handle.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;   /* 分频因子 */
    g_atimx_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE; /*使能TIMx_ARR进行缓冲*/
    g_atimx_handle.Init.RepetitionCounter = 0;                  /* 开始时不计数*/
    HAL_TIM_PWM_Init(&g_atimx_handle);                          /* 初始化PWM */

    g_atimx_oc_chy_handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;             /* 模式选择PWM1 */
    g_atimx_oc_chy_handle.Pulse = 0;
    g_atimx_oc_chy_handle.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;     /* 输出比较极性为高 */
    g_atimx_oc_chy_handle.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
    g_atimx_oc_chy_handle.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
    g_atimx_oc_chy_handle.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
    g_atimx_oc_chy_handle.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, ATIM_TIMX_PWM_CH1); /* 配置TIMx通道y */
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, ATIM_TIMX_PWM_CH2); /* 配置TIMx通道y */
    HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, ATIM_TIMX_PWM_CH3); /* 配置TIMx通道y */

    /* 开启定时器通道1输出PWM */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_1);

    /* 开启定时器通道2输出PWM */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_2);

    /* 开启定时器通道3输出PWM */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_3);
}

启动电机

void start_motor1(void)
{
    SHUTDOWN_EN;
    /* 使能PWM输出 */
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_1);
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_2);
    HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_3);
}

六步法：

/*  六步换向函数指针数组 */
pctr pfunclist_m1[6] =
{
    &m1_uhwl, &m1_vhul, &m1_vhwl,
    &m1_whvl, &m1_uhvl, &m1_whul
};


/**
  * @brief  U相上桥臂导通，V相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_uhvl(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;                 /* U相上桥臂PWM */
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_SET);   /* V相下桥臂导通 */
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET); /* U相下桥臂关闭 */
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET); /* W相下桥臂关闭 */
}

/**
  * @brief  U相上桥臂导通，W相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_uhwl(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

/**
  * @brief  V相上桥臂导通，W相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_vhwl(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1=0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3=0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

/**
  * @brief  V相上桥臂导通，U相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_vhul(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

/**
  * @brief  W相上桥臂导通，U相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_whul(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;

    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

/**
  * @brief  W相上桥臂导通，V相下桥臂导通
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void m1_whvl(void)
{
    g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
    g_atimx_handle.Instance->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;

    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

调用

int watchtemp=0;
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == ATIM_TIMX_PWM)                                     /* 55us */
    {
#ifdef H_PWM_L_ON
        if(g_bldc_motor1.run_flag == RUN)
        {
						watchtemp++;
            if(g_bldc_motor1.dir == CW)                                     /* 正转 */
            {
                g_bldc_motor1.step_sta = hallsensor_get_state(MOTOR_1);     /* 顺序6,2,3,1,5,4 */
            }
            else                                                            /* 反转 */
            {
                g_bldc_motor1.step_sta = 7 - hallsensor_get_state(MOTOR_1); /* 顺序5,1,3,2,6,4 。使用7减完后可与数组pfunclist_m1对应上顺序 实际霍尔值为：2,6,4,5,1,3*/
            }
            
            if((g_bldc_motor1.step_sta <= 6)&&(g_bldc_motor1.step_sta >= 1))/* 判断霍尔组合值是否正常 */
            {
                pfunclist_m1[g_bldc_motor1.step_sta-1]();                   /* 通过数组成员查找对应的函数指针 */
                
            }
            else                                                            /* 霍尔传感器错误、接触不良、断开等情况 */
            {
                stop_motor1();
                g_bldc_motor1.run_flag = STOP;
            }
        }

#endif
    }
}

实验结果：

定时器中断时间加大，需要更大的占空比才能启动。

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