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【24嵌入式设计大赛】基于HPM5300-EVK的无刷电机控制系统

发布于 2024-09-16 13:24:13 浏览：338 订阅该版

[tocm]

基于HPM5300-EVK的无刷电机控制系统
基于HPM5300-EVK的无刷电机控制系统是一个结合了高性能RISC-V内核MCU与无刷电机技术的先进系统。该系统通过HPM5300-EVK开发板实现对无刷电机的精确控制，以下是对该系统的详细分析：

# 一、系统组成
1. HPM5300-EVK开发板
核心处理器：基于先楫半导体的HPM5300系列高性能RISC-V内核MCU，主频高达480MHz，支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展，专为高性能运动控制和传感器应用设计。
存储资源：内置1MB Flash和288KB SRAM，为复杂应用提供足够的存储空间。
通信接口：拥有多个串行通信接口，如CAN-FD、LIN、UART、SPI、I2C等，并配备USB OTG内置HS PHY，满足各类通信需求。
模拟功能：集成了16位ADC（模数转换器）、12位DAC（数模转换器）以及运算放大器，支持多种传感器输入，包括光电式、磁感应和旋转变压器，适用于复杂的模拟信号处理。
调试支持：集成了板载调试器，并提供了标准JTAG接口，可以连接JLINK、DAPLINK等调试器，方便开发者进行代码调试。
2. 无刷电机
组成：无刷电机由转子和定子组成，转子通常由永磁体构成，定子则由线圈组成。通过电子控制器控制电流的方向和大小，实现电机的旋转。
优点：相比传统有刷电机，无刷电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点。
3. 控制器
功能：控制器接收来自HPM5300-EVK开发板的控制信号，并通过电机驱动器将适当的电流和电压输送到无刷电机，实现对电机转速和方向的精确控制。
实现方式：通常采用微处理器或数字信号处理器（DSP）来实现运算和控制算法，如PID控制、矢量控制等。
# 二、系统特点
高精度控制：HPM5300-EVK开发板的高性能RISC-V内核和丰富的外设接口，使得系统能够实现无刷电机的高精度位置、速度和力矩控制。
高可靠性：无刷电机本身的结构设计和电子控制器的精确控制，使得系统具有较高的可靠性，能够在恶劣工况下稳定运行。
易于开发：HPM5300-EVK开发板提供了丰富的开发资源和便捷的调试环境，支持VS Code、SEGGER Embedded Studio等集成开发环境，方便开发者进行开发和调试。
广泛应用：该系统可广泛应用于工业自动化、电动车辆、家电产品、医疗设备等领域，实现高效、可靠和精准的控制。

## 主要程序
代码使用的是先楫sdk代码生成工具，使用历程rt-thread-nano修改得到。
1.系统初始化
2.初始化pwm
3.初始化定时器输入捕获
4.初始化电调控制器。发送开机信号
## 部分代码展示

```c
//初始化
int my_pwm_init(void)
{
  uint32_t freq;
  uint8_t cmp_index = 0;
  pwm_cmp_config_t cmp_config[2] = {0};
  pwm_config_t pwm_config = {0};
  init_pwm_pins(HPM_PWM0);
  freq = clock_get_frequency(PWM_CLOCK_NAME);
  reload = freq / 1000 * PWM_PERIOD_IN_MS - 1;
  pwm_stop_counter(PWM);
  reset_pwm_counter();
  pwm_get_default_pwm_config(PWM, &pwm_config);

pwm_config.enable_output = true;
  pwm_config.dead_zone_in_half_cycle = 0;
  pwm_config.invert_output = false;
  /*
  * reload and start counter
  */
  pwm_set_reload(PWM, 0, reload);
  pwm_set_start_count(PWM, 0, 0);
  /*
  * config cmp = RELOAD + 1
  */
  cmp_config[0].mode = pwm_cmp_mode_output_compare;
  cmp_config[0].cmp = reload + 1;
  cmp_config[0].update_trigger = pwm_shadow_register_update_on_hw_event;

cmp_config[1].mode = pwm_cmp_mode_output_compare;
  cmp_config[1].cmp = reload;
  cmp_config[1].update_trigger = pwm_shadow_register_update_on_modify;
  /*
  * config pwm as output driven by cmp
  */
  if (status_success != pwm_setup_waveform(PWM, PWM_OUTPUT_PIN1, &pwm_config, cmp_index, &cmp_config[0], 1)) {
  rt_kprintf("failed to setup waveform\n");
  //  while(1);
  }
  cmp_config[0].cmp = reload >> 1;
  /*
  * config pwm as reference
  */
  if (status_success != pwm_setup_waveform(PWM, PWM_OUTPUT_PIN2, &pwm_config, cmp_index + 1, &cmp_config[0], 1)) {
  rt_kprintf("failed to setup waveform\n");
  //  while(1);
  }
  pwm_load_cmp_shadow_on_match(PWM, cmp_index + 2, &cmp_config[1]);
  rt_kprintf("pwm init success %d\r\n",reload);
  return  RT_EOK;
}

```
### 初始化电调

```c
void air_start(void)
{
	pwm_start_counter(PWM);
	pwm_issue_shadow_register_lock_event(PWM);
	rt_thread_mdelay(1000);  
	rt_thread_mdelay(1000); 
	rt_thread_mdelay(1000);
	pwm_update_raw_cmp_edge_aligned(PWM, 0,3200000*0.95);
	pwm_update_raw_cmp_edge_aligned(PWM, 1,3200000*0.95);
	rt_thread_mdelay(1000);
	rt_thread_mdelay(1000);
	pwm_update_raw_cmp_edge_aligned(PWM, 0,3200000*0.904);
	pwm_update_raw_cmp_edge_aligned(PWM, 1,3200000*0.904);
}
```
# 结尾
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