/********************************** * 文件名称: adc.c * 功能描述: ADC采样和电机控制模块 * 主要功能: * 1. 温度传感器采样与转换 * 2. 电流偏移校准 * 3. FOC算法计算 * 4. ADC中断处理 * * 注意事项: * - 使用ADC1进行电流和电压采样 * - 使用ADC3进行UVW端电压和温度采样 * - 采样频率为10kHz（与PWM频率同步） **********************************/ #include "main.h" #include "arm_math.h" #include "adc.h" #include "board_config.h" #define _constrain(amt, low, high) ((amt) < (low) ? (low) : ((amt) > (high) ? (high) : (amt))) // 测试变量 int32_t ia_test,ib_test,ic_test; float Ua,Ualpha,Ub,Ubeta, Uc, dc_a,dc_b,dc_c,sin_theta; //float err; // 电流和电压变量 double Ia,Ib,Ic; float Ia_test,Ib_test,Ic_test; float Vbus; float Temp; // ADC采样值数组 uint16_t ADC3ConvertedValue[ADC3_DMA_BUFFER_SIZE]; uint16_t i = 0; // 电流偏移校准值 uint32_t A_offset,B_offset,C_offset; uint8_t get_offset_flag = 0; uint8_t get_offset_sample_cnt = 0; // 速度闭环控制标志和参考电流 u8 speed_close_loop_flag; float Iq_ref = 0.0f; float Id_ref = 0.0f; // EKF相关变量 float EKF_Hz; // 角度变量 float theta_add; float theta; // 电机参数（从其他模块导入） extern float Rs; extern float Ls; extern float flux; /** * @brief 根据热敏电阻阻值计算温度 * @param rt_kohm: 热敏电阻阻值，单位为千欧姆 * @retval 温度值，单位为摄氏度 */ float calculate_temperature(float rt_kohm) { float temp; const float Rp_kohm = 10.0f; /* 10K热敏电阻参考电阻 */ const float T2 = (273.15f + 25.0f); /* T2温度，单位为K */ const float Bx = 3380.0f; /* B值 */ const float Ka = 273.15f; /* 绝对零度，单位为℃ */ temp = rt_kohm / Rp_kohm; /* 电阻比值 */ temp = log(temp); /* 取自然对数 */ temp /= Bx; /* 除以B值 */ temp += (1.0f / T2); /* 加上1/T2 */ temp = 1.0f / temp; /* 取倒数 */ temp -= Ka; /* 减去绝对零度 */ return temp; } /** * @brief 获取电流偏移值 * @param a_offset A相电流偏移值指针 * @param b_offset B相电流偏移值指针 * @note 采集128次求平均值，在PWM关闭时采集 * - ADC1->JDR2: A相电流采样值 * - ADC1->JDR3: B相电流采样值 * - 右移7位 = 除以128求平均值 */ static void get_offset(uint32_t *a_offset, uint32_t *b_offset, uint32_t* c_offset) { if(get_offset_sample_cnt<128) { *a_offset += ADC1->JDR1; *b_offset += ADC2->JDR1; *c_offset += ADC3->JDR1; get_offset_sample_cnt++; } else { *a_offset >>= 7; *b_offset >>= 7; *c_offset >>= 7; get_offset_sample_cnt=0; TIM_CtrlPWMOutputs(PWM_TIM,DISABLE); get_offset_flag = 2; } } static void FOC_parm_input(void) { get_foc_input()->Id_ref = 0.0f; get_foc_input()->Tpwm = PWM_TIM_PULSE_TPWM; // FOC算法需要的PWM周期 get_foc_input()->Udc = Vbus; get_foc_input()->Rs = Rs; get_foc_input()->Ls = Ls; get_foc_input()->flux = flux; get_foc_input()->ia = Ia; get_foc_input()->ib = Ib; get_foc_input()->ic = Ic; } static void FOC_parm_output(void) { EKF_Hz = get_foc_ouput()->EKF[2]/(2.0f*PI) ; } static void uvw_current_and_vbus_get(float* vbus, double* iu, double* iv, double* iw) { *vbus = ADC_TO_VBUS( ADC3ConvertedValue[ADC3_VBUS_INDEX]); *iu = ADC_TO_CURRENT((int16_t)((int16_t)ADC1->JDR1 - (int16_t)A_offset )); *iv = ADC_TO_CURRENT((int16_t)((int16_t)ADC2->JDR1 - (int16_t)B_offset )); *iw = ADC_TO_CURRENT((int16_t)((int16_t)ADC3->JDR1 - (int16_t)C_offset )); Ia_test = *iu; Ib_test = *iv; Ic_test = *iw; } /** * @brief 电机运行函数 * @note 在PWM中断中调用，频率10kHz * - 读取ADC采样值，获取A/B相电流 * - 根据基尔霍夫定律计算C相电流(Ia + Ib + Ic = 0) * - 速度环控制，计算速度PID输出 * - 根据控制模式选择开环/闭环控制 * - 执行FOC算法，计算SVPWM占空比 * - 更新PWM占空比 */ void motor_run(void) { uvw_current_and_vbus_get(&Vbus, &Ia, &Ib, &Ic); // 获取母线电压，相电流 // 选择电机运行方式 霍尔 开环加闭环 无感EKF if(speed_close_loop_flag==0) // 启动阶段，逐渐增加电流 { // 电流从零开始，避免启动冲击 if((Iq_ref(MOTOR_STARTUP_CURRENT/2.0f)) { Iq_ref -= 0.001f; } else { speed_close_loop_flag=2; } } } // 根据传感器类型选择FOC控制模式 #ifdef HALL_FOC_SELECT // 使用霍尔传感器的FOC控制 // if((hall_speed*2.0f*PI)>SPEED_LOOP_CLOSE_RAD_S) // 速度达到闭环阈值 // { // FOC_Input.Id_ref = 0.0f; // Speed_Fdk = hall_speed*2.0f*PI; // FOC_Input.Iq_ref = Speed_Pid_Out; // } // else // { // FOC_Input.Id_ref = 0.0f; // FOC_Input.Iq_ref = Iq_ref; // Speed_Pid.I_Sum = Iq_ref; // } // FOC_Input.theta = hall_angle; // FOC_Input.speed_fdk = hall_speed*2.0f*PI; #endif #ifdef SENSORLESS_FOC_SELECT // 无传感器FOC控制 if(FOC_Output.EKF[2]>SPEED_LOOP_CLOSE_RAD_S) // 速度达到闭环阈值 { FOC_Input.Id_ref = 0.0f; Speed_Fdk = FOC_Output.EKF[2]; FOC_Input.Iq_ref = Speed_Pid_Out; } else { FOC_Input.Id_ref = 0.0f; FOC_Input.Iq_ref = Iq_ref; Speed_Pid.I_Sum = Iq_ref; } FOC_Input.theta = FOC_Output.EKF[3]; FOC_Input.speed_fdk = FOC_Output.EKF[2]; #endif //============================== FOC算法计算 ============================== FOC_parm_input(); FOC_parm_output(); theta += 0.005f; // 使用 float 后缀 if(theta >= 2.0f * PI) { theta -= 2.0f * PI; } // 额外保护 if(theta < 0.0f || theta > 100.0f) // 异常保护 { theta = 0.0f; } get_foc_input()->theta = theta; get_foc_input()->Id_ref = Id_ref; get_foc_input()->Iq_ref = Iq_ref; motor_foc_openloop_run(); // foc_algorithm_step(); // 执行FOC算法，计算SVPWM占空比 if(motor_start_stop==1) { PWM_TIM->CCR1 = (u16)(FOC_Output.Tcmp1); // 更新SVPWM占空比 PWM_TIM->CCR2 = (u16)(FOC_Output.Tcmp2); PWM_TIM->CCR3 = (u16)(FOC_Output.Tcmp3); } else { PWM_TIM->CCR1 = PWM_TIM_PULSE>>1; PWM_TIM->CCR2 = PWM_TIM_PULSE>>1; PWM_TIM->CCR3 = PWM_TIM_PULSE>>1; } //communication_task(); } /** * @brief ADC中断处理函数 * @note 处理ADC注入通道转换完成中断 * - 当偏移校准完成后，执行电机运行函数 * - 当需要校准偏移时，执行偏移校准函数 * 为什么VBUS不需要零偏校准？ 开始采样即VBUS已经接在电源上了 */ void ADC_IRQHandler(void) { // 检查ADC1注入组完成（三个ADC已同步完成） if((SAMPLE_ADC1->SR & ADC_FLAG_JEOC) == ADC_FLAG_JEOC) { // 处理数据 if(get_offset_flag == 2) { // hall_angle += hall_angle_add; // if(hall_angle < 0.0f) // hall_angle += 2.0f * PI; // else if(hall_angle > (2.0f * PI)) // hall_angle -= 2.0f * PI; motor_run(); } else if(get_offset_flag == 1) // get_offset_flag = 2 表示偏移已经获取完成 { get_offset(&A_offset, &B_offset, &C_offset); } // 清除所有三个ADC的JEOC标志 SAMPLE_ADC1->SR = ~ADC_SR_JEOC; SAMPLE_ADC2->SR = ~ADC_SR_JEOC; SAMPLE_ADC3->SR = ~ADC_SR_JEOC; } }