【代码库】K32W148 BLDC电机控制FreeRTOS应用程序

K32W148 BLDC电机控制FreeRTOS应用程序

该软件演示如何使用 K32W148 控制无刷直流 (BLDC) 电机。它提供了一个易于使用且便携的驱动程序，用于初始化并使用所需的外设来控制带霍尔传感器的 BLDC 电机。它实现了两个 PID 控制环路来监控速度和位置（转数），以及电流保护机制（硬件比较器）和电压保护机制（ADC）。一个简单的 FreeRTOS 演示应用程序展示了该驱动程序的使用方法。

主板：K32W148-EVK、KW45B41Z-EVK

类别：电机控制、RTOS

外设：ADC、GPIO、PWM

工具链：MCUXpresso IDE

目录

1. 软件
2. 硬件
3. 设置
4. 结果
5. 流动
6. 常见问题解答
7. 支持
8. 发行说明

1.软件

要构建和运行此演示，您需要：

• MCUXpresso IDE 11.8.0 或更新版本。
• K32W148-EVK SDK版本2.12.7
• 串行控制台工具（例如 Tera Term 或 PuTTY）

2.硬件

此演示需要：

• 一块K32W148-EVK 板或一块KW45B41Z-EVK，配有一根微型 USB 线缆
• 一个FRDM-MC-LVBLDC（低压、三相 BLDC 电机控制自由开发平台）
• 一个FRDM-MC-LVMTR（三相无刷直流电机 - Linix 45ZWN24-40 电机）
• 一个12V直流电源（输出电流在2A至5A之间）

3. 设置

3.1 步骤 1 - 下载并安装所需软件

如果尚未完成：

• 安装MCUXpresso IDE 11.8.0 或更高版本
• 安装 K32W148-EVK SDK版本 2.12.7。
• 安装任何串行控制台应用程序（例如 Tera Term 或 PuTTY）

3.2 第 2 步 - 打开、构建和烧录示例

首先，使用 micro-USB 线将 K32W148-EVK 连接到 PC。然后，从 MCUXpresso 执行以下操作：

1. 转到“快速启动面板”并单击“从文件系统导入项目”
2. 选择“项目目录（解压）”并浏览到克隆的项目文件夹。
3. 选择导入的项目并按构建按钮
4. 使用“GUI Flash Tool”按钮烧录镜像。如果您的开发板连接正确，镜像应该会出现在“Available attached probes”弹出窗口中。选择它，并完成烧录。

3.3 步骤 3 - 电路板连接

然后，将 FRDM-MC-LVBDLC 连接到 K32W148 和电机，如下所示：

| PIN 名称 | FRDM-MC-LVBLDC | K32W148-EVK | K32W148-EVK引脚名称 |
| ---------------- | ---------------- | -------------- | --------------------------- |
| 脉宽调制 | J3，引脚 15 | J1，引脚 8 | PTA21（TPM0CH0） |
| PWMAB | J3，引脚 13 | J1，引脚 7 | PTA20（TPM0CH1） |
| PWMBT | J3，引脚 11 | J1，引脚 4 | PTA19（TPM0CH2） |
| PWMBB | J3，引脚 9 | J2，引脚 2 | PTA18（TPM0CH3） |
| PWMCT | J3，引脚 7 | J1，引脚 1 | PTA16（TPM0CH4） |
| 脉宽调制CB | J3，引脚 5 | J1，引脚 2 | PTA17（TPM0CH5） |
| ENCA | J3，引脚 3 | J1，引脚 6 | PTB0（PTB0GPIO） |
| ENCB | J3，引脚 1 | J2，引脚 5 | PTB1（PTB1GPIO） |
| ENCI | J1，引脚 3 | J2，引脚 6 | PTB2（PTB2GPIO） |
| 电压直流断路器 | J2，引脚 7 | J4，引脚 2 | PTD2（ADC0A6） |
| 当前DCB | J2，引脚 9 | J4，引脚 4 | PTA4（CMP0IN0/BOOTCFG） |
| 接地 | J3，引脚 12/14 | J3，引脚 7/6 | 接地 |
| 3对3 | J3，引脚 4/8 | J3，引脚 2/4 | 维博 |

| PIN 名称 | FRDM-MC-LVBLDC | 电机线 |
| --------------- | ---------------- | ------------ |
| 阶段A（PHA） | J7，引脚 1 | 白色（厚） |
| 阶段 B（PHB） | J7，引脚 2 | 蓝色（厚） |
| 阶段C（PHI） | J7，引脚 3 | 绿色（厚） |
| 1号厅（ENCA） | J8，引脚 5 | 白色（薄） |
| 2号馆 (ENCB) | J8，引脚 4 | 蓝色（薄） |
| 3号馆（ENCI） | J8，引脚 3 | 绿色（薄） |
| 接地 | J8，引脚 2 | 黑色（薄） |
| 5伏 | J8，引脚 1 | 红色（薄） |

然后将 12V 电源连接到 PWR 连接器 (J6)。

一种简单的连接方法是将 FRDM-MC-LVDLDC 扩展板插入 Arduino 接口上 K32W148-EVK 的顶部，并使用下图所示的线路。（在这种情况下，GND 和 3V3 会自动连接到 EVK 上的正确引脚）

4. 运行示例

打开串行控制台，选择相应的端口 COM，配置如下：

• 速度：115200
• 数据：8位
• 奇偶校验：无
• 停止位：1位
• 流量控制：无

然后，按下 K32W148-EVK 上的重置按钮 (RST_SW)。控制台上应该会打印以下消息：

以下是所有可能命令的简要说明：

• ?0. 设置电机初始位置?：设置当前位置。重置后，电机初始位置默认为 0。?必须停止电机才能访问此命令?。
• ?1. 设置目标位置?：设置电机应达到的位置（旋转圈数）。如果选定位置大于当前位置，电机将顺时针旋转以达到目标位置。否则，电机将逆时针旋转。在这两种情况下，“目标速度”的绝对值将用作最大速度。?可在运行时更新?。
• ?2. 设置目标速度?：设置电机速度（单位为每分钟转数）。如果设置了目标位置，驱动器将使用此值作为最大速度。否则，电机将以选定的速度无限期运行。如果设置为 0（默认值），电机将无法启动。正值表示顺时针旋转，负值表示逆时针旋转。?可在运行时更新?。
• ?3.启动电机?：启动电机

要与应用程序交互，只需使用键盘上的相应数字即可。打印的信息将根据所选命令进行更新。电机运行时，每 100 毫秒会打印并更新一些有关当前状态的信息，如下所示：

5. 流程

该应用程序和 bldc 驱动器可以用下图来概括：

您可以将逻辑分析仪连接到不同的信号上，以查看与霍尔输出相关的换向。

• 在顺时针模式下，您应该观察到以下模式：

• 逆时针旋转时，应注意以下几点：

• 如果电流超过低功耗比较器中设定的阈值，PWM 将自动停止：

6. 常见问题解答

1. 重置后，控制台上没有打印任何内容：
   • 检查你的微型 USB 电缆
   • 由于电流探头连接到 PTA4 引脚（CMP0IN0/BOOTCFG），设备可能处于 ISP 模式。在这种情况下，您需要在重置设备之前断开此引脚的连接。
2. 电机没有启动，并打印“电流过冲”错误信息：
   • 在 MainApp_InitMotor() 函数中调整 motorCfg.busCurrentMax 和/或 driverCfg 值（例如 busCurrentScaleFactor）。
   • 有时电机配置可能错误，导致启动电流过大，无法正常启动。请尝试停止电机，然后手动移动转子，再尝试启动。
3. 未完美达到目标位置：
   • 目标位置和实际位置之间通常会有几圈的误差。您可以通过调整 MainApp_InitMotor() 函数中的 PID 值来改善这种情况。
4. 如何将电机驱动器集成到另一个应用程序中：
   • 电机驱动器（位于 source/bldcdriver 文件夹下）已设计得尽可能通用，以方便移植。它只需要上层应用程序执行以下操作：
     • 导入所需的外设驱动程序：fsledma、fsllpadc、fsllpcmp、fsllpit、fsltpm、fsltrgmux、fslvref、fsltstmr
     • 定义：
       • GPIO IRQ 处理程序并调用BLDC

     HallIrqHandler() API。

   • 从驱动程序接收事件的回调函数（参见 bldcEvtCallbackHandler()）。
5. 用途：
   • BLDCInit() API 用于初始化驱动器，提供电机和硬件特性，以及之前定义的回调函数（参见 MainAppInitMotor()）。
   • BLDCSetupPIDs() API 用于设置 PID（参见 MainAppInitMotor()）。
   • BLDCSetInitPos() API 用于设置初始位置。
   • BLDCStart() API 用于启动电机，提供目标位置和速度。
   • BLDCStop() API 用于停止电机。
6. 可选使用：
   • BLDCUpdateRpmCmd() API 可随时更新速度命令。
   • BLDCUpdatePosCmd() API 可随时更新位置命令。
   • BLDCGetSectorCount() API 可随时获取当前位置（单位为整圈旋转的 1/6）。
   • BLDCGetSpeed() API 可随时获取当前速度（以 rpm 为单位）。
   • BLDCGetPidInfo() API 可随时获取 PID 输出（占空比和速度命令）。
7. 在KW45B41Z-EVK上移植
   • KW45 与 K32W 引脚兼容，因此无需修改软件。但是，由于 KW45-EVK 作为 LIN 收发器连接到 PTA16（代码中用作 PWM 输出），因此必须从 PCB 上移除电阻 R172。

7. 支持

项目元数据