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前言

STM32C5是ST最新性价比芯片，生态系统基于最新版本的STM32CubeMX2，因为当前版本的MC SDK V6.4没有包含STM32C5芯片，如果客户需要创建基于马达控制代码，需要半自动化去实现控制代码的生成以及创建，本文可以应用于任意STM32芯片的马达工程创建，可以作为复用马达控制生态案例来使用，以Nucleo-C5A3ZG + X-Nucleo-IHM16M1 + Shinano LA052为例创建基于STM32C5的马达控制程序。

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整理马达控制外设资源

第一步是要理清关于马达控制的基本资源，以及需要采用的策略，基本的构成为PWM和ADC两个基本外设，另外如果使用传感器，基本为HALL以及Encoder，无传感器控制常见的是STO+PLL和HSO两种。Nucleo-C5A3ZG + X-Nucleo-IHM16M1的资源分配如下，根据控制策略则需要选择不同资源。

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创建马达代码整体步骤

创建步骤和普通应用创建基本类似，分为MCU底层，马达控制中间层，马达控制应用层，三个层次的操作如下：

3.1. MCU底层代码

MCU底层代码主要是针对TIMER，ADC，GPIO，中断等配置，这个部分可以借助Cubemx2.0进行配置，可以参考例程工程，这边不做具体的操作说明，只做关键几个外设的配置注意点的介绍说明。

3.1.1. PWM配置

主要是配置TIM1（或TIM8）做为PWM波输出，可以配置为上下桥互补输出，也可以配置为单独的三相PWM波（驱动芯片产生互补PWM），默认情况下X-Nucleo-IHM16M1是后一种硬件配置。对于过流保护，BKIN管脚输入，可配置一定的滤波。三电阻采样使用TIM1 CCR4产生TRGO触发信号，用于ADC采样的触发。单电阻采样则使用CCR5和CCR6的组合做为ADC的采样触发。频率计算可以根据实际电路调整，写入Counter period数据，比如使用15KHz，那么ARR 数据为144MHz/15KHz/2=4800。

▲ 图1. PWM配置

3.1.2. ADC配置

分别配置ADC管脚，不同的电流采样拓扑需要选择不同的ADC模块以及管脚，大致分为四种，三电阻，双电阻，单电阻，ICS；对于ADC使用方面也可以为3个，2个，1个ADC模块；MC SDK可以支持这些模式的组合，双电阻采样可以看做三电阻采样的特别模式，在马达控制软件中支持三电阻和单电阻的采样。对于本文所用ADC资源列表如下，比如使用2个ADC模块对三电阻电流采样方式，需要分别配置ADC2，ADC3。使用Inject组对电流采样，TIM1_TRGO做为触发信号。其他Bus电压，温度等则使用Regular组进行ADC采样。

▲ 图2. ADC配置

3.1.3. 中断配置

马达中用到的中断需要进行优先等级的分配，并且在MC SDK马达代码中会对中断资源以及中断服务函数进行配置，因此在Cubemx中不需要配置，代码中进行配置即可。

▲ 图3. 中断有限级别配置

3.1.4. 其他配置

时钟配置根据硬件进行配置，一般配置为最高主频时钟。因为用到了STM32C5的Cordic进行三角函数计算，要使能Cordic功能。如果涉及其他IO口或者通讯等功能，则进行对应的CubeMX2配置；如果需要使用Motor Pilot进行调试，需要配置串口，并且使能串口的DMA；如果用HALL Sensor，Encoder等，则需要配置相关的TIMER资源。

所有上面MCU外设配置好后，就可以生成MCU外设代码和基础工程文件，在这个工程文件上在进行添加工作。

▲ 图4. C5 Cubemx2.0基础工程

3.1.5. 手动修改部分代码

因为中断调用在马达库中会自定义，因此需要屏蔽自动生成的中断调用。

屏蔽mx_system.c中的SysTick_Handler函数。

屏蔽mx_usart2.c中的串口中断，以及DMA中断。

stm32c5xx_hal_conf.h中USE_HAL_DBGMCU_MODULE宏定义改为1。

3.2. 马达控制中间层

使用MC SDK V6.4的马达控制代码，需要修改与MCU底层代码的接口函数，并且要区别HAL1.0和HAL 2.0库函数结构的不同进行修改。可以先用MC SDK V6.4生成Nucleo-G431RB + X-Nucleo-IHM16M1 + Shinano LA052的代码，然后在这个基础上进行相关的移植修改工作。

3.2.1. PWM，ADC底层接口创建

整体拷贝MCSDK_v6.4.1-Full文件夹到工程目录下，添加一个C5xx文件夹，并且参考G4的代码，重新创建pwm_curr_fdbk.c文件以及相头文件，这边创建了三个文件，r1_ps_pwm_curr_fdbk.c是单电阻采样，r3_1_c5xx_pwm_curr_fdbk.c是三电阻1个ADC模块方式，r3_2_c5xx_pwm_curr_fdbk.c是三电阻2个ADC模块方式，三个文件实际使用根据情况只使用其中一个文件即可，详细见参考代码。

▲ 图5. 创建C5底层接口文件

3.2.2. 复用马达控制中间层

其他马达控制中间层基本可以复用，有区别的是usart_aspep_driver.h和encoder_speed_pos_fdbk.c以及hall_speed_pos_fdbk.c三个文件，实际区别也是有限，只是因为CubeMX库写法的不同，进行相关修改即可。

▲ 图6. MCLib\Any的区别

▲ 图7. encoder_speed_pos_fdbk.c的区别

添加中间层文件导入工程中，创建group。

▲ 图8. 工程中增加马达控制中间层

3.3. 马达控制应用层

应用层同样也可以复用STM32G4所使用到的文件，需要修改的是HAL 1.0和HAL 2.0不同所带来的写法不同以及STM32C5本体控制要求的不同而修改。这边会创建三个FOC文件mc_tasks_foc.c针对的是无传感观测器，mc_tasks_foc_hall.c针对的是HALL信号，mc_tasks_foc_encoder.c针对的是编码器，三个FOC文件根据Sensor不同，只需要使用其中一个文件。创建parameters_conversion_c5xx.h用于芯片时钟，ADC，TIMER时钟以及中断的别名定义。强调一点是这边创建了stm32c5xx_mc_it.c和stm32_mc_common_it.c文件，文件中基本涵盖了马达控制所使用到的中断处理。

/**
******************************************************************************
* @file parameters_conversion_c5xx.h
******************************************************************************
*//* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/#ifndef PARAMETERS_CONVERSION_C5XX_H#define PARAMETERS_CONVERSION_C5XX_H#include "drive_parameters.h"#include "power_stage_parameters.h"#include "mc_math.h"/************************* CPU & ADC PERIPHERAL CLOCK CONFIG ******************/#define SYSCLK_FREQ 144000000uL#define TIM_CLOCK_DIVIDER 1#define ADV_TIM_CLK_MHz 144 /* Actual TIM clk including Timer clock divider*/#define ADC_CLK_MHz 36#define HALL_TIM_CLK 144000000uL#define APB1TIM_FREQ 144000000uL/************************* IRQ Handler Mapping *********************/#define TIMx_UP_M1_IRQHandler TIM1_UPD_IRQHandler#define TIMx_BRK_M1_IRQHandler TIM1_BRK_TERR_IERR_IRQHandler#define CURRENT_M1_IRQHandler ADC2_IRQHandler#define SPD_HALL_TIM_M1_IRQHandler TIM2_IRQHandler#define SPD_ENC_TIM_M1_IRQHandler TIM2_IRQHandler#define ADC_TRIG_CONV_LATENCY_CYCLES 4#define ADC_SAR_CYCLES 13.5

▲ 图9. 向工程中添加马达控制应用层

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运行马达

完成上面步骤的移植后，在工程中加入头文件包含，还需要根据当前的软件架构，加入马达初始化接口，以及调用API函数运行马达。

4.1. 完成用户应用层

用户应用层需要调用马达控制初始化函数MX_MotorControl_Init()用于马达控制底层以及中间层的初始化动作，完成后要调用MX_NVIC_Init()函数使能中断以及配置中断优先等级。本例中创建了main_mc.c文件用于接口文件，创建example.c文件用于调用以及程序结构化。最后就是在main函数中加入初始化和循环执行函数。

▲ 图10. 完成用户应用层

4.2. 硬件连接

本体硬件连接就是组合连接方式，Nucleo-C5A3ZG + X-Nucleo-IHM16M1 + Shinano LA052，因为Shinano电机有HALL，Encoder接口，可以分别测试无传感观测器，Hall Sensor，Encoder Sensor，有传感器控制要注意传感器接线顺序。

▲ 图11. 硬件连接图

4.3. 编译下载工程，运行马达

工程添加完毕后，编译工程，并修改相关错误，下载程序到STM32C5芯片中，之后就是大家熟悉的执行马达控制过程了，可以用Motor Pilot进行控制，也可以用API函数控制。

▲ 图12. Motor Pilot 控制

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更换硬件后进行程序修改

本例程只是针对ST的马达控制板做说明，实际当中如果客户使用了STM32C5做了自己的马达控制板，同样也可以参考上面步骤，对代码进行修改。注意分配好硬件资源，然后按照上面步骤进行一步一步修改。MCU底层外设硬件根据实际应用进行管脚配置，马达控制的中间层基本不用改，而马达控制的应用层只需要修改与ADC或者PWM相关的几个.c或者.h文件即可。

5.1. 只更换马达情况

如果同一个硬件，只是更换不同马达，则只需要修改三个头文件：

pmsm_motor_parameters.h – 马达本体参数

drive_parameters.h – 马达驱动参数，包含速度，电流PID参数

power_stage_parameters.h – 电源参数，如果更换电机的电压相同，则无需修改

可以使用MC SDK V6.4生成基于STM32G4控制的新马达的参数（注意PWM波频率要一致），生成的参数可以直接拷贝到这三个文件中。

5.2. 更换硬件情况

如果硬件已经是客户自己硬件，则需要修改除了上面的四个头文件外，还要注意以下几个文件，根据情况进行修改：

mc_config_common.c – 重点关注ADC部分的修改

mc_parameters.c – ADC采样配置的修改

mc_init.h – 主要是对各个使用管脚的宏定义

mcp_config.h – 如果使用了Motor Pilot功能，需要修改串口配置

parameters_conversion_c5xx.h – 时钟宏定义，中断别名定义

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关于示例工程使用说明

有6个工程文件，分别对应不同场景，每个工程中包含无传感，Hall，Encoder。

工程选择方式

首先打开相关工程文件，在工程中选择需要使用的传感器方式，编译后下载运行。对于单电阻测试需要把跳线调为单电阻模式。

▲ 图13. 工程选择Keil/IAR

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总结说明

关于STM32C5的MC SDK V6.4版本软件移植，马达控制中间层以及应用层除了和ADC和PWM相关外设相关外，马达控制代码基本可复用状况下，移植只需要关注于Cube库的变化以及ADC，DMA等配置细节，其他可以方便移植到新的MCU中。