一、项目概述

本项目为基于HPM5300 EVK开发板、无刷电机驱动板和2208无刷电机组成的FOC旋钮。使用FOC的高度可控性，模拟各种旋钮的转动效果。

目标功能

配合无刷电机驱动板，完成FOC闭环控制
圆形屏幕跑LVGL，做图形交互
USB HID 接入，模拟实际设备

二、设计思路

初期使用现成的开发板、驱动板和屏幕做功能验证，三大部分分别调试完成，连接完成功能展示
做集成化设计，重新设计版图和结构，做成X-Knob这种形式的。USB 5V升压驱动电机，只需连接USB，不需要其他电源供电

三、实现过程

1、硬件介绍

硬件连接

HPM5300 EVK 引脚	外接模块	说明
PA26	M0_IN1	FOC驱动板
PA27	NC	-
PA28	M0_IN2	-
PA29	NC	-
PA30	M0_IN3	-
PA31	NC	-
PB13	IA	-
PB14	IB	-
PB02	SCL	AS5600
PB03	SDA	-
PB05	SCK	GC9A01
PB07	MOSI	-
PB10	DC	-

磁编码器部分
我所使用的无刷电机套装传感器使用的是磁编码器AS5600，并且给出的接口是I2C形式，因此需要使用开发板的I2C接口。
驱动板部分
这里使用的是灯哥开源的V3P电机驱动板，这是一个两路无刷驱动板，本次只使用到了其中一路。
屏幕部分
这里使用的是1.28寸 GC9A01 240X240 SPI屏，CS已接下拉电阻，RST已接复位电路，背光无法控制，默认打开，因此这三个角不需要接。

2、软件实现

本工程使用的FOC算法部分，移植自HPM5361MiniFOC
，在此感谢开源。本工程基于RT Thread studio IDE创建和调试。

FOC算法适配
参考工程项目使用HPM的SEI接口连接传感器，获取角度数据，并依靠PWM连接触发，完成环路计算（在终中断中实现硬实时）。但我这套硬件只能用I2C读取，但是因为使用了RTT 标准I2C驱动，读写中有加锁，无法在中断中使用，会直接断言报错。且原工程环路计算频率极高（50K），在RTOS中直接使用不现实，一是I2C跟不上，二是影响RTOS运行。再者，本项目的目标是做旋钮效果模拟，因此选择降低环路计算频率。
下面主要讲下适配过程中的一些重要的地方。
1:编码器型号更换，原始角度从16位变为12位。
2:project_config中修改采样电阻和放大倍数。
3:PID系数重新调整。
4:环路计算改为定时100Hz运行一次。
但是因为计算频率的降低，导致使用电流环做反馈时一直碰到卡顿和震荡现象。尝试连续几天的PID调参，一直无法解决，遂选择放弃电流环，选择最简单的办法，使用传感器的角度直接做位置环路控制，进行计算变换。
并且因为时间没安排好，以及工作太多，导致功能实现进度极慢，目前这部分还只完成了简单的多档旋钮模拟。

界面LVGL适配
屏幕的驱动参考自此处仓库。

static int LCD_Device_Init(void)
{
  lcd_device = RT_NULL;
  lcd_device = (struct rt_spi_device *)rt_malloc(sizeof(struct rt_spi_device));
  if(RT_NULL == lcd_device)
  {
      LOG_E("Failed to malloc the spi device.");
      return -RT_ENOMEM;
  }
  if (RT_EOK != rt_spi_bus_attach_device_cspin(lcd_device, SPI_LCD_DEVICE_NAME, "spi3",rt_pin_get("PB04"), RT_NULL))
  {
      LOG_E("Failed to attach the spi device.");
      return -RT_ERROR;
  }
  if (RT_NULL == rt_device_find(SPI_LCD_DEVICE_NAME))
  {
      LOG_E("Failed to probe the lcd.");
      return -RT_ERROR;
  }
  //配置spi参数
  struct rt_spi_configuration cfg;
  {
      cfg.data_width = 8;//数据宽度为八位
      cfg.mode = RT_SPI_MASTER | RT_SPI_MODE_0 | RT_SPI_MSB;
      cfg.max_hz = 80 * 1000 * 1000;//
  }
  rt_spi_configure(lcd_device, &cfg);
  //前面的频率配置没用，锁在了80M。
  rt_pin_mode(LCD_DC_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
  GC9A01_Init();
  GC9A01_FillRect(0,0,239,239,0XF800);
  return RT_EOK;
}
/* 导出到自动初始化 */
INIT_DEVICE_EXPORT(LCD_Device_Init);

随后是LVGL接口的适配

static void disp_flush(lv_disp_drv_t * disp_drv, const lv_area_t * area, lv_color_t * color_p)
{
  if(disp_flush_enabled) {
      int32_t x;
      int32_t y;
      for(y = area->y1; y <= area->y2; y++) {
          for(x = area->x1; x <= area->x2; x++) {
              GC9A01_DrawPixel(x,y,color_p->full);
              color_p++;
          }
      }
  }
  lv_disp_flush_ready(disp_drv);
}