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SimpleFOC移植STM32(三)—— 角度读取

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攻城狮Melo 发布时间:2022-11-8 11:53
说明
; G" c, i4 h$ Q+ U! s# l7 t  本节比较简单,主要是演示I2C接口和SPI接口读取编码器角度。为增加大家对编码器的理解,后半部提供四种常用编码器的操作说明,并提供源代码。5 _: K+ J; f! P: C# G
- E9 i9 w: a$ R* e3 e

. |( z; C2 Y+ p/ j1 s0 v- l2 K( `3 W一、硬件介绍
+ U# o: E0 j: A4 P  F% I1 I0 b! ]  本节实验适合运行在SimpleMotor和STM32最小系统板上(Bluepill)。
% N# _/ E& z( f) k; j4 n1 e1.1、硬件准备5 h. o9 ~% o' |0 S6 J; q: ?$ t: z
1.1.1、SimpleMotor方案
; I: A# }: }- T
( ]& W. f2 t, u" u7 p1 E8 d  E [NM9WNJ}7_~AF5)CNT7V4SN.png
8 u3 `: [7 ^1 e; t
& p& m6 B% i, d% `+ A- Z两个编码器可以是两个AS5600,也可以是两个TLE5012B,或者一个是AS5600,一个是TLE5012B。
7 u4 X- g" ]8 ^2 e2 t/ E( ]/ p" V4 ?4 L0 \
bb2efdb08cb64845bd0c3e24d9d16354.png 9 l$ N% \& k8 {

; U: u8 U5 F( y2 x7 Q
2 `1 J2 J! C6 i# T9 x/ |1.1.2、STM32方案8 l9 ?9 V! d! [6 ?! \5 n  M- q
! q6 h( Y% M4 C
[KZ1)I6CCG{Y8EB4FJIU3CG.png ! R  B- T3 w0 y

1 h; e  T% q" Y" ]5 j两个编码器可以是两个AS5600,也可以是两个TLE5012B,或者一个是AS5600,一个是TLE5012B。' R: g) I8 h2 Z

( C& X4 L; H7 F, M4 V' ^ c90f53ab2faf488ba630a4de16b23915.png
5 I$ O9 G; X. A: }# ]! Y8 _6 w& K: O

# Y" v, |8 r( F& L) C$ q1.2、硬件连接
" W# e/ o" |7 x5 j, V8 U/ K6 o' q+ Q1.2.1、原理图/ ]# Z& v! b0 I3 {+ d7 `; b
- x, M, Q' V. [6 a- _4 N
6b0ddb68bd7a48d4a84eb0486e2c22f4.png 6 t- o+ }& Z) w& \2 o
& c  J  M/ b( X# V) e  i
1dda2ae560444cf19bae5fc8eb98f317.png 6 Q. d9 U8 a& V+ ?* ]" c

/ X2 [. y- l$ o7 w0 C) t1.2.2、接线
' w( ]4 @- [" F, B0 A
# G' H7 I8 `9 d 50d3012838864b09bae5dee3b4706589.jpg
! c0 k/ k4 h2 @/ x# i& B6 H3 `. l4 `# A5 e
或者. m0 b( e6 a3 l. V) v1 g
1 }8 Z* Y0 m+ I( Q
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& H; P" V& U  z# _4 f* a

  ?$ y( x# }" T; P' M+ U二、代码编译下载+ M& h1 d1 d5 h2 b* Z
  本节代码只演示AS5600和TLE5012B两种编码器,其它编码器请自行移植代码。
! L6 o* H( v) R" ^' p+ x  V& H1 k: ?& c
" @" Z; o, A( s- o2.1、代码解析7 r& o3 R" i% M$ U: m7 W
  1、主循环读角度值,每隔1秒打印一次。可以同时读两个编码器,只需读一个的屏蔽另一个。
, z# a5 c+ f: X5 ~8 A  如果需要打印速度,可以把屏蔽打开。& I9 K! f4 r4 ^7 m/ d
, K! i- q4 N& |; H6 Q+ s7 U% f
65437bce0f544709920cea0b0fe02cf6.png
0 e5 Z$ d0 `- a2 d6 l+ M7 G5 ]1 h+ ]+ Z# Q
  2、“MyProject.h”文件中选择编码器型号,1表示使用,0表示不用。只用一个编码器的,可以把不用的都设置为0。
$ z* }6 V& v# x
* {* l& |7 V$ `# m) q e77df6e31c224854afaf1b484e80ae88.png
0 _$ e, ~5 Y6 g. N7 Q# C& u  w$ q7 n+ c  c
  3、上电初始化,根据“MyProject.h”中的宏定义编译。
7 q! T+ w) k, b, W  m9 f7 q7 Z7 n
+ {6 v: n! N# T4 A. ?$ ] 4b8347b014ae41e591a7df7842d86a0e.png . R. w6 c& u: L
3 b" N+ r$ M/ s
  4、需要说明的是I2C读编码器的代码,本节代码采用硬件I2C,支持I2C1和I2C2。STM32的硬件I2C代码网上有很多参考,但是写的比较乱,移植了几个都不能用,在ST官网上找了一个例程,因年代久远,与现在常用的库函数风格不同,都是直接操作寄存器,不过做为底层代码,不会影响大家的体验。6 q$ _$ G0 l) b0 b9 T5 n0 w8 Y) r

3 h+ t$ \0 a' T6 K# l 553f706f771344389961fbbbcb654d08.png
9 i* J, Q! t# p7 ^/ N" K. i  p
$ D. e! j/ m. p5 i. d! S  5、ST官网I2C例程,我放在网盘了,有需要的可以下载看看。* u  O2 `; W7 N! x, J/ u; V
  x4 _! E- O, \$ R$ K
f9e4dc20d73c42999babe1c3d41d7ad8.png ' L, a, O3 L. O. ^5 u3 n

4 ~1 Y( r1 e. v  6、I2C的波特率是400KHz,SPI波特率是9MHz。% _9 ~, C* w' [

+ u# f) B* x+ c8 ~) m+ Q6 l; Y: H b0e3f3271927449da498524cc4cb4cf5.png
, J) q* Q. ?5 g) g- I# s
% k3 r* _7 |# {( r2 D1 z 0e465e6353c64e129fa7de625012389a.png   ~7 t  l1 v4 ]) c+ [
! b( I% G- a! S( h; F
2.2、下载验证
0 s+ E# m5 [: t8 C% c4 i: g& u  1、根据实际连接的编码器类型,设置“MyProject.h”中的参数,
: ?; e# g5 P6 {0 e  2、编译下载。串口或者SWD,' U2 G0 P+ E$ u1 ^& Q, P+ C
  3、转动电机,观察角度变化。(角度的单位是rad,速度单位是rad/s)
' i8 e8 y) M8 e. s
$ m( g+ p1 n0 D2 \ c8283cec57264a478a4532ab86b7abe5.png
4 h. T, b, W% g9 _: C$ J0 s9 g# H3 w" A4 q1 Z
2.3、其它说明% _" V; c( ^9 K% H
1、I2C和SPI速度对比:  H2 ^' j! I( j  B/ }7 q% f

0 o2 U8 n( T' ]8 V- M9 u( {- 两个编码器都使用AS5600,主循环3420Hz,
1 f, [; H1 i8 h2 l- 两个编码器都使用TLE5012B,主程序15200Hz,4 @2 v. Y( W9 u
- M1是AS5600,M2是TLE5012B,主程序5530Hz,& w3 N- T$ s# ?0 W
- M1是TLE5012B,M2是AS5600,同上
$ R; `0 B- K+ }7 a1 s" o# ]: ]7 F% M, U* @9 P0 ?
  以上数据来自实际测试,会有误差。: P: \3 d- h" q
# ]$ ], X1 O( K5 E# J! L" |
2、不同编码器工作电压电流对比:
" H* Z* D  Q& y) f  b/ O. n
8 P9 x8 i, X, Z, L- AS5600:3.3-5V,6.5mA @max
, h( o4 @. O0 O1 o0 b- TLE5012B:3-5.5V,14mA @Type,
  g, ~" W9 U; \1 M$ S; L- AS5047/AS5048:3.3-5V,15mA @max
; a% s6 H* `' O' V% G5 j; v- MA730:3.3V,11.7mA @Type,
0 E7 k: g2 N% w  H1 c
# H1 c- k( @0 a% o& i  V% q. U. V  以上数据来自各芯片的数据手册。( ?! x) k( W0 G  t7 R5 A
1 y7 l+ r4 Y3 z, }. t# j7 f  x5 z9 Q
  本节会把这两个芯片的代码开源,有兴趣的可自行测试移植。5 n' T7 [" t/ _+ p: e3 b8 H. E
+ d- q1 S; u0 f6 f* u  p; s

0 h- ~" z, B3 l! B2 G% P三、百度网盘代码说明2 n( K- }4 j1 q; ^( v
3.1、STSW_STM32020_V4.0.0
' b9 N' E9 ~! F/ s0 E. G
ST官方例程,包含I2C硬件通信,请自行查看。
# s( |3 |9 g0 ]
$ a) B; s8 J5 u$ X6 y" } 43be5e9cc4e947619e6b9d7423d7cbd3.png ; A4 i& s4 E4 Q) N
/ z& k: C0 f5 v& Z& ~" Z/ u
3.2、STM32ReadTLE5012B_spi2_m27 n3 L* e& {: k* d& z: E  X4 e
①、原理图- b4 I/ ?* z4 e& Y0 H
3 |! H$ H# i& z2 |. ~
a7b365d272ab408fba7583bcecd87ed8.png
% s/ ]) \1 f3 N8 _
' [$ {, g! m  e/ ]②、SimpleMotor的M2接口连接2 q" q5 n# F/ W* M9 {7 J% \
) z  D. L! g; C
6bfe0ea890654faeb1215e1058e71b43.jpg
1 N1 `- p% I$ f+ P; k# [! M: }
& B6 G' K, ^$ N③、也可以用STM32最小系统板连接
$ ?3 V4 |5 x$ X+ r% h% O  d
( H; x3 d, h9 H 2a32f699eef24870945844d86b61c3ef.png $ S* d# {, e% l) B: M& `- u

- G- H/ y! i2 G④、串口打印角度0—360°/ \% X6 W0 _; ~* r' [: x, a8 m' L* q5 j

0 P& v) o- s" n. b$ B$ Q8 y ad72df0957774151b82267c45100e643.png : r# Q  W6 L6 |: `1 @' O
$ t; l% Z; N9 v7 |+ X, Z
3.3、STM32ReadTLE5012B_spi2_m1+ F! w7 _. @" n: Z0 E
①、原理图$ p1 R4 b) T9 R* p, |% L. F  y' B
, x, C+ U' h+ {3 D- |3 m
01b49dabbb0f4303bdd9fbf27faec169.png % I3 o1 ~, ^0 t5 ~1 z6 a  y7 W, \
  u  A8 C0 w1 b0 |
②、SimpleMotor的M1接口连接
# c# M% S5 W/ u3 r- j! z/ b' w/ n! e9 c
c98beb2b60a04f17b6ffbc6bda800767.jpg
8 U# c6 _4 F) o# P
2 l, e  ~; J; a$ A③、也可以用STM32最小系统板连接; f, B2 `& q8 l% {* M, p: I
" P1 s. S9 b, E' G3 w+ B: w
: D4 L4 i* L7 ]
3.4、STM32ReadTLE5012B_spi1
6 P7 x5 ]/ K, S; f2 Q9 a①、原理图
: o4 q/ t/ B3 i% _# _* U% ^2 [/ v2 W8 M7 i7 B
6b030cde4041472d9030f2fc6beb7315.png 5 |9 x$ J9 F; N0 @3 ~7 z( o& y- ^

3 v- U* {# J1 X5 w- T, z4 {( X/ P3 s②、不支持SimpleMotor,用STM32最小系统板连接
: F# M( l- ~' d6 q" z2 `! m4 X: {. E  U: z
321e6fef7a6840c3a983e2719d0dfcd3.jpg # R! Q  @+ K( u
; j6 W/ `( K* S7 M8 }7 ?" b, W
3.5、STM32ReadTLE5012B_ABZ" t1 M% s8 B+ w
①、原理图,* a- G- d, w& c
  利用定时器的编码器接口模式,捕获AB信号;配置I信号为中断输入,电机每转一圈触发一次中断,把AB信号的脉冲计数打印。$ ]. P8 Y- p4 T* x9 h* E* @
. T; i1 P! _4 T
b1db10c6fe2d474699dabd5453588378.png ! l' q1 H( [* ?6 R
8 K' w. j6 c! P" g) F$ U
②、用STM32最小系统板连接# e9 t8 V( G; O
+ [( o& ?2 e+ I$ v
3.6、STM32ReadMA730" B6 [' S' w# y" r1 C. ]3 q
  请自行对照手册查看代码
6 k" \* V- k9 w. R# c7 ~
  k' E! F8 {( a- i3.7、STM32ReadAS5600& ^6 a# t  W$ ~0 }  |7 e' M
  注意:这是模拟I2C- L0 T' d- K4 B0 Q: C/ [: q
①、原理图
/ m% |! ?7 _6 _8 k/ X# z+ J( z: y; G/ z" i3 k4 {/ ~
519660f97ba44e92b97540b9ec2c3468.png
% d; q/ m( }$ z% w) V' f
8 |+ D+ F$ d) \0 y②、SimpleMotor的I2C2连接
! r4 G* D; V% F: n- x
. Z* f- U3 ?7 ^/ D! S 5dbf7996bc614194855fd04c741e54c9.png 3 k" @  M5 q4 c/ f- ]7 k

0 K5 P6 g9 }: v& v' l% l0 w6 |③、也可以用STM32最小系统板连接; e& D$ S' Q( Z) }+ H2 @; }2 F

. f3 p; Y& y- {' b3 @ 23ebbd6ad03f45a2bf56a3ef86923c41.png
# U% x4 n" {( C0 I$ ?- I6 {" T  C" P, h
④、串口打印角度0—360°
# q( X! Y6 i% x+ W# q$ X$ u' ^8 ~1 j  l) G% j3 O0 _! k
d1d06033bd94491fa538697a873efed5.png ! d) s* x6 P/ l4 q- P1 x$ S0 G7 s2 T: c
* ]' e' S9 J" I! G2 i
————————————————6 h4 {" \; d" \9 G
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5 r) ~9 n0 e9 }9 ?) q+ C2 I) |8 o0 a& X

8 U0 [2 N7 q1 @
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