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分分钟带你入门无刷电机控制——P-NUCLEO-IHM001套件评测

2016-01-04
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作者：刘昆磊
来源：21ic

[导读]
电动机作为当今各个领域的动力主要来源，如今全世界大约二分之一的发电量被电机消耗掉。这样，它的控制能效至关重要。ST(意法半导体)公司致力于建立高效电机控制生态系统，不仅有适用于电机控制的微处理器MCU、电机驱动IC，还提供有免费且易于使用的电机控制软件算法，协助电机控制工程师快速实现高效的电机矢量控制方案。

三、P-NUCLEO-IHM001入门

在ST的生态系统中，为P-NUCLEO-IHM001套件提供了非常丰富的开发工具，有ST推出的STM32 CUBEMX配置工具可使用图形化界面完成STM32微处理器的初始化配置工作，有IAR、MDK、GCC-based IDEs等集成IDE。另外ST还提供HAL软件库和标准库方便用户快速实现软件功能。

除此之外，ST公司还针对电机开发提供了方便快捷且免费的MC 6-STEP LIB软件库，还有基于PC的免费MC WORKBENCH软件，可简化电机控制固件库的自定义设置，帮助用户设置不同的电机。最新算法库(v4.2)引入一个便利的“Motor Profiler”工具，能够自动侦测电机参数，自动配置电机控制算法库，做到了一接触即可进行微调(One-Touch Tuning)的方式。

下面我们分别使用两种方法来测试一下它们的使用，体验一下ST提供的软件库和工具的方便快捷。

1、基于X-CUBE-SPN7测试

(1)X-CUBE-SPN7软件包介绍

ST公司提供的X-CUBE-SPN7软件包是一个基于STM32Cube扩展软件包，程序采用了ST最新推出的HAL库。软件库包含了在STM32运行所需的驱动程序、初始化函数和控制L6230接口等。软件包采用了HAL库，可方便用户在NUCLEO-F030R8、NUCLEO-F103RB、NUCLEO-F302R8、NUCLEO-F401RE等核心板上迁移而不需要过多的修改程序。软件包还提供了驱动P-NUCLEO-IHM001套件的例程。

X-CUBE-SPN7软件包的下载地址：http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1743/LN1920/PF262647

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图3-1 X-CUBE-SPN7软件包下载

所述STM32Cube固件的结构可以分成3个层，每层之间相互独立，层与层之间通过API接口函数交互，如下所示：

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图3-2 X-CUBE-SPN7软件包结构

Level 0：这个层又分成了3个子层：

板级支持包(BSP):这个层提供了硬件板卡的内部组件和外部资源的API接口，包括音频编解码器，IO扩展器，触摸屏，SRAM驱动器，LCD驱动器等。这里的组件是相对于外部电路资源，它们都是STM32微控制器的内部硬件资源，可以移植到其他开发板上。而BSP驱动程序是针对特定电路板的外设元件的驱动，比如用户LED或按钮，这部分提供的API接口函数的命名规则是BSP_FUNCT_Action()，比如：BSP_LED_Init()是开发板的用户LED的初始化函数，BSP_LED_On()是点亮LED的函数。

硬件抽象层(HAL)：这一层提供了与低一级的驱动程序和上层的接口，用户不需要涉及更多的硬件信息，使用HAL层接口函数就可以访问片内外设I2C、SPI和UART等。

Level 1：这一层又被分成2个子层

中间件组件层：该层包含了USB主机和设备库、STemWin、FreeRTOS、FATFS、LwIP、PolarSSL库等。

基于中间层的实例：每个中间件组件带有一个或多个实例(也称为应用)来给开发者参考使用。

Level 2：该层给出了基于中间层的实时和图形工程实例应用。

(2)下面使用IAR软件和X-CUBE-SPN7软件包测试

在这里选择大家熟悉的IAR作为开发环境，基于X-CUBE-SPN7软件包。完成的功能为，P-NUCLEO-IHM001套件上电后，10秒后自动启动电动机运行，初始速度为2000rpm，运行10秒后速度调整为4000rpm，运行10秒后速度调整为6000rpm，运行10秒停止电机，之后重复上述过程。

为了快速实现功能，测试X-CUBE-SPN7软件包，我在这里在自带的实例工程的基础上修改完成。

首先将X-CUBE-SPN7软件包解压，找到P-NUCLEO-IHM001套件的NUCLEO-F302R8核心板例程，位置在STM32CubeExpansion_SPN7_V1.0.0\Projects\Multi\Examples\MotorControl\EWARM\STM32F302R8-Nucleo这个位置，如下图。

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