STM32G4入門與電機(jī)控制實(shí)戰(zhàn) 課件全套 第1-8章 STM32G4 概述- 基于 P-NUCLEO-IHM03 套件的有感電機(jī)控制案例

第二章P-NUCLEO-IHM03STM32電機(jī)控制套件NUCLEO-G431RB開發(fā)板1234X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板三相云臺(tái)電機(jī)DC電源套件組成套件包括NUCLEO-G431RB開發(fā)板、X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板、云臺(tái)直流無(wú)刷電機(jī)GBM2804H-100T、以及直流電源STSPIN830是一款緊湊型三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，適合磁場(chǎng)定向控制（FOC）方案圖2-1P-NUCLEO-IHM03STM32電機(jī)控制套件組成NUCLEO-G431RB開發(fā)板011.1概述STM32G431RB是一款32位微控制器基于高性能Arm?Cortex?-M432位RISC內(nèi)核其最高頻率可達(dá)170MHz且?guī)в懈↑c(diǎn)單元內(nèi)嵌高級(jí)模擬外設(shè)集1.1概述NUCLEO-G431RB板通用功能如下：?采用LQFP64封裝的STM32微控制器?與ARDUINO?共享的1個(gè)用戶LED?1個(gè)用戶按鈕和1個(gè)復(fù)位按鈕?32.768kHz的晶體振蕩器?板連接器：ARDUINOUnoV3擴(kuò)展連接器意法半導(dǎo)體的morpho延長(zhǎng)引腳頭，用于完全訪問(wèn)所有STM32I/O?靈活的電源選項(xiàng)：ST-LINK、USBVBUS或外部電源?具有USB重新枚舉功能的板上STLINK-V3E調(diào)試器/編程器：大容量存儲(chǔ)器、虛擬COM端口和調(diào)試端口?提供了全面的免費(fèi)軟件庫(kù)和例程，可從STM32CubeMCU軟件包獲得?支持多種集成開發(fā)環(huán)境（IDE），包括IAREmbeddedWorkbench?、MDK-ARM，以及STM32CubeIDE?STM32CubeMCU軟件包提供全面的自由軟件庫(kù)和例程圖2-2NUCLEO-G431RB開發(fā)板實(shí)物圖1.1概述NUCLEO-G431RB板特有功能如下：?外部SMPS生成Vcore邏輯電源?24MHzHSE（高速外部時(shí)鐘信號(hào)）?板連接器：外部SMPS實(shí)驗(yàn)專用連接器Micro-AB或Mini-ABUSB連接器（用于ST-LINK）MIPI?調(diào)試連接器?兼容Arm?

MbedEnabled?圖2-2NUCLEO-G431RB開發(fā)板實(shí)物圖1.2NUCLEO-G431RB開發(fā)板硬件構(gòu)成（1）硬件設(shè)計(jì)框圖圖2-3NUCLEO-G431RB開發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)框圖1.2NUCLEO-G431RB開發(fā)板硬件構(gòu)成（2）元器件的布局圖2-4正面元器件布局圖2-5反面元器件布局1.2NUCLEO-G431RB開發(fā)板硬件構(gòu)成（3）電源供應(yīng)通過(guò)USB電纜連接到CN1的主機(jī)PC（默認(rèn)設(shè)置）連接到CN7引腳24的外部7V-12V（VIN）電源連接到CN7引腳6的外部5V（E5V）電源一個(gè)連接到CN1的外部5VUSB充電器（5V_USB_CHGR）連接至CN7引腳16的外部3.3V電源（3V3）圖2-6電源拓?fù)鋱D1.2NUCLEO-G431RB開發(fā)板硬件構(gòu)成（4）NUCLEO-G431RB開發(fā)板與Arduino的連接圖2-7開發(fā)板的Arduino連接器示意圖圖2-8Arduino和STmorpho連接引腳圖1.2NUCLEO-G431RB開發(fā)板硬件構(gòu)成（5）NUCLEO-G431RB開發(fā)板IO口的分配表2-1開發(fā)板IO口分配X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板022.1概述

X-NUCLEO-IHM16M1是基于STSPIN830面向BLDC/PMSM電機(jī)的三相驅(qū)動(dòng)板，為三相低電壓低電流無(wú)刷直流電機(jī)提供電機(jī)控制方案，其規(guī)格參數(shù)和主要功能如下：?標(biāo)稱工作電壓范圍為：直流7V~45V?輸出電流可達(dá)1.5A（有效值）?過(guò)流保護(hù)和互鎖功能?過(guò)熱保護(hù)和欠電壓保護(hù)?反電動(dòng)勢(shì)（BEMF）感應(yīng)電路?支持三電阻或單電阻電流采樣檢測(cè)?基于霍爾效應(yīng)的傳感器或編碼器輸入連接器?可用于調(diào)速的電位計(jì)?配有STmorpho連接器?可選擇3個(gè)或6個(gè)PWM直接驅(qū)動(dòng)輸入進(jìn)行驅(qū)動(dòng)?可調(diào)節(jié)閾值的限流器?Bus電壓和PCB溫度的感應(yīng)?待機(jī)模式2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成

圖2-9X-NUCLEO-IHM16M1及STSPIN830的位置2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成圖2-10STSPIN830功能框圖圖2-11X-NUCLEO-IHM16M1電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接圖2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成（2）X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板上的TSV994運(yùn)算放大器，可將采樣電阻上的電壓進(jìn)行放大和偏移到可采樣的范圍，并把得到的信號(hào)輸入到MCU的ADC端口，完成了電流的采樣?？梢赃x擇三電阻或單電阻的采樣方式。TSV994原理圖如圖2-12所示，TSV994在X-NUCLEO-IHM16M1板的位置如圖2-13所示。圖2-12TSV994原理圖圖2-13TSV994在X-NUCLEO-IHM16M1板的位置2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成圖2-14X-NUCLEO-IHM16M1電流檢測(cè)、調(diào)節(jié)電路其電流檢測(cè)、調(diào)節(jié)電路如圖2-14所示。2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成

圖2-15X-NUCLEO-IHM16M1傳感器及其它相關(guān)電路圖(a)溫度傳感電路(b)轉(zhuǎn)速給定電路(c)母線電壓檢測(cè)電路(d)位置傳感電路2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成（3）BEMF感應(yīng)電路通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的BEMF來(lái)進(jìn)行位置估算。電機(jī)的BEMF與磁場(chǎng)和電機(jī)速度的乘積成正比，且電機(jī)位置是磁場(chǎng)的函數(shù)。借助BEMF可以知道和控制BLDCM的位置和速度。通過(guò)采集三相電壓之后輸入到觀測(cè)器以實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)。BEMF感應(yīng)電路原理如圖2-16所示，其中S1751-46RTP6、S1751-46RTP7、S1751-46RTP8是測(cè)試點(diǎn)。圖2-16BEMF感應(yīng)電路原理圖2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成（4）與STM32Nucleo開發(fā)板相連

X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板上集成了Arduino和STmorpho連接器，因此可以與STM32Nucleo開發(fā)板相連并與其他的STM32Nucleo擴(kuò)展板兼容。CN7、CN10這兩個(gè)公引腳頭在板子的兩面都有突出，可以用來(lái)將X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板與NUCLEO-G431RB板相連。所有MCU的信號(hào)和電源腳位在STmorpho連接器上都有效，MCU的詳細(xì)引腳分布如圖2-17所示。跳線接口如圖2-18所示。圖2-17X-NUCLE-IHM16M1MCU引腳分布圖2.2X-NUCLEO-IHM16M1三相驅(qū)動(dòng)板硬件構(gòu)成X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板跳線配置如表2-2所示，其中JP4和JP7必須同步配置，同時(shí)開時(shí)，為三電阻電流采樣；同時(shí)關(guān)時(shí)，為單電阻電流采樣。驅(qū)動(dòng)板元件功能描述如表2-3所示。跳線相關(guān)配置默認(rèn)狀態(tài)J5FOC控制算法的選擇關(guān)J6FOC控制算法的選擇關(guān)J2HW限流的模式選擇（在三分流模式下默認(rèn)關(guān)閉）[2-3]關(guān)J3固定或可調(diào)整的限流臨界值的選擇（默認(rèn)為固定的）[1-2]關(guān)JP4&JP7單分流/三分流架構(gòu)選擇（默認(rèn)模式為三分流）開元件部位功能描述CN7,CN10STmorpho連接器CN5,CN6,CN9,CN8Arduino,Uno連接器U1STSPIN830驅(qū)動(dòng)器U2TSV994IPT運(yùn)算放大器J4電源插孔連接器CN1電機(jī)和供電插口J1霍爾編碼器傳感器連接口D1LED狀態(tài)指示器表2-2X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板跳線表2-3X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板元件圖2-18X-NUCLEO-IHM16M1驅(qū)動(dòng)板跳線接口圖三相云臺(tái)電機(jī)03三相云臺(tái)電機(jī)

三相云臺(tái)電機(jī)GBM2804H-100T的外觀如圖2-19所示，電機(jī)結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2-20所示。電機(jī)引出的三根接線分別對(duì)應(yīng)于U、V、W相，使用時(shí)連接到X-NUCLEO-IHM16M1功率板CN1對(duì)應(yīng)的U、V、W處。圖2-19電機(jī)外觀三相云臺(tái)電機(jī)三相云臺(tái)電機(jī)GBM2804H-100T的規(guī)格參數(shù)如下：?最大直流電壓：14.8V?最高轉(zhuǎn)速：2180rpm?最大扭矩：0.981N·m?最大直流電流：5A?極對(duì)數(shù)：7圖2-20電機(jī)結(jié)構(gòu)及尺寸DC電源04DC電源DC電源的規(guī)格參數(shù)如下：?標(biāo)稱輸出電壓：直流12V?最大輸出電流：2A?輸入的工作電壓范圍：交流100V至240V?頻率范圍：50Hz~60Hz感謝聆聽第一章STM32G4概述2024年6月27日STM32G4系列特性123STM32G4主要應(yīng)用STM32生態(tài)資源意法半導(dǎo)體（ST）集團(tuán)及其產(chǎn)品意法半導(dǎo)體（ST）集團(tuán)于1987年6月成立，由意大利的SGS微電子公司和法國(guó)Thomson半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSONMicroelectronics將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司。2007年發(fā)布了第一款STM32產(chǎn)品，在十余年的時(shí)間里累計(jì)推出多條產(chǎn)品線，產(chǎn)品系列不斷完善。STM32G4分為三大產(chǎn)品系列：入門型、性能型、高精度PWM型，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品分別是STM32G4x1、STM32G4x3、STM32G4x4。圖1-1STM32產(chǎn)品平臺(tái)陣營(yíng)STM32G4系列特性01迭代和延續(xù)STM32G4并不是從零開始的新產(chǎn)品線。它是2012年發(fā)布的STM32F3產(chǎn)品線的延續(xù)版本，它繼承了很多STM32F3的理念和基因，帶來(lái)更強(qiáng)勁的性能和數(shù)模效果。STM32G4是STM32F3的升級(jí)，但并不是完全取代，因?yàn)樗鞣矫娴呐渲脮?huì)比F3更高級(jí)，資源也會(huì)更豐富。迭代與延續(xù)2012年發(fā)布了首款混合信號(hào)微控制器STM32F32014年又發(fā)布了STM32F343，進(jìn)入到原來(lái)被DSP壟斷的數(shù)字電源市場(chǎng)2019年推出一款性能更強(qiáng)大的產(chǎn)品STM32G4來(lái)滿足不斷升級(jí)的市場(chǎng)需求圖1-2STM32F3到STM32G4的迭代和延續(xù)迭代與延續(xù)與STM32F3系列相比，STM32G4在性能、豐富的內(nèi)置數(shù)模外設(shè)、功能安全與信息安全以及完整的產(chǎn)品四個(gè)方面有創(chuàng)新和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。圖1-3STM32F3和STM32G4性能對(duì)比（1）性能示例：在電機(jī)控制應(yīng)用中遇到三角函數(shù)計(jì)算，會(huì)交給數(shù)學(xué)加速器來(lái)處理，這樣不僅可以減輕CPU的負(fù)擔(dān)，而且還可以提高計(jì)算效率，比原來(lái)由CPU處理時(shí)的效率提升了5倍。數(shù)字濾波加速器，可被用于生成三極點(diǎn)三零點(diǎn)3p3z補(bǔ)償器、SigmaDelta調(diào)頻器和噪音整形器，用于數(shù)字電源設(shè)計(jì)中非常具有優(yōu)勢(shì)。內(nèi)核170MHz高主頻增加了3種不同的硬件加速器ART加速器（動(dòng)態(tài)緩存），實(shí)現(xiàn)全部代碼加速，幫助用戶提高代碼綜合執(zhí)行效率關(guān)鍵程序加速器CCM-SRAM（靜態(tài)緩存），預(yù)配置確定性保障數(shù)學(xué)加速器涉及三角函數(shù)和數(shù)字濾波器（2）豐富的內(nèi)置數(shù)模外設(shè)器件名稱主要參數(shù)值A(chǔ)DC(upto5)拓?fù)銼AR12-bit+硬件過(guò)采樣

16-bit采樣率Upto4Msps(15ksps16-bit)輸入單端輸入與差分輸入偏移與降噪補(bǔ)償自動(dòng)校準(zhǔn)以降低噪音與偏移DAC(upto7)采樣率15Msps(內(nèi)部輸出)1Msps(帶緩沖輸出)穩(wěn)定時(shí)間16ns運(yùn)放(upto6)帶寬13MHZ斜率45V/us偏置可編程放大倍數(shù)（精度）2,4,8,16,-1,-3,-7,-15(1%)32,64,-31,-63(2%)比較器(upto7)電壓范圍1.62..3.6V傳播延遲16.7ns偏置-6..+2mV滯回補(bǔ)償8種:0,9,18,27,36,45,54,63mV集成化的設(shè)計(jì)，擁有豐富的內(nèi)置數(shù)模外設(shè)不僅減小了PCB尺寸，而且節(jié)約了項(xiàng)目開發(fā)成本使電機(jī)控制板面設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，BOM成本更加優(yōu)化（3）功能安全與信息安全STM32G4產(chǎn)品采用了雙BankFlash機(jī)制，這一創(chuàng)新應(yīng)用主要是考慮到信息的安全性STM32G4內(nèi)部有兩塊用戶Flash區(qū)域，支持同時(shí)在兩個(gè)不同的Bank上加載應(yīng)用程序，一個(gè)Bank用來(lái)運(yùn)行程序，另一個(gè)可以在線升級(jí)固件程序在這兩個(gè)Flash區(qū)域中，可以設(shè)定一塊安全存儲(chǔ)區(qū)域（4）完整的產(chǎn)品目錄STM32G4產(chǎn)品擁有一個(gè)完整的平臺(tái)，共分為入門型、性能型、高精度PWM型三個(gè)系列，10余種類型的開發(fā)板，覆蓋從入門到高端不同需求。參數(shù)STM32G474高精度PWM型STM32G473性能型STM32G431入門型內(nèi)核，主頻ArmCortex-M4,170MHzFlash(max)128KbytessinglebankRAM(upto)96Kbytes22KbytesCCM-SRAM(code-SRAM)32Kbytes10Kbytes12-bitADCSAR比較器74運(yùn)放1%精度6312-bitDAC74高級(jí)電機(jī)控制定時(shí)器CAN-FD12通道高精度定時(shí)器--供電范圍1.72to3.6V圖1-4STM32G4產(chǎn)品系列構(gòu)成圖1-5STM32G4產(chǎn)品系列STM32G4主要應(yīng)用02STM32G4主要應(yīng)用STM32G4作為一款基于ArmCortex-M4架構(gòu)的產(chǎn)品，定位為主流型MCU，主要針對(duì)電機(jī)控制、工業(yè)設(shè)備與測(cè)量?jī)x器、高端消費(fèi)類應(yīng)用和數(shù)字電源等應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)電機(jī)控制，建立了完整的生態(tài)系統(tǒng)，提供完整的硬件、軟件、工具、資料等資源。STM32G4并不是完整取代STM32F334，而是在STM32F334的基礎(chǔ)上做了提升，去覆蓋更復(fù)雜的一些數(shù)字電源應(yīng)用場(chǎng)景STM32G4主要應(yīng)用性能配置電機(jī)控制（家電、電動(dòng)自行車，空調(diào)）工業(yè)設(shè)備與測(cè)量?jī)x器高端消費(fèi)類應(yīng)用（可再充電設(shè)備，無(wú)人機(jī)，玩具）數(shù)字電源（服務(wù)器，通訊電源，EV充電樁與充電站）高速CPU170MHz●●●●數(shù)字加速器（三角函數(shù)）●●

數(shù)字加速器（數(shù)字濾波器3p3z補(bǔ)償器）

●高級(jí)電機(jī)控制定時(shí)器●

高速比較器（17ns）●

●4MSPSADC-12bit+硬件過(guò)采樣●

●可編程放大器（PGA）●

DAC-12bit●

1%精度RC時(shí)鐘●

●

支持CAN-FD

●

●

高級(jí)定時(shí)器

●

RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘支持備份寄存器

●

Dualbankflash支持在線升級(jí)

●

●AES&信息安全

●

●超薄封裝，小尺寸

●

●

內(nèi)置豐富模擬外設(shè)

●●SAI（音頻接口）

●

USBtype-CPowerDelivery3.0

●

12通道高精度定時(shí)器（184ps）

●STM32生態(tài)資源03（1）網(wǎng)址、公眾號(hào)AI電堂：/AI電堂微信公眾號(hào)：

公眾號(hào)小程序STM32全球網(wǎng)頁(yè)：/stm32STM32中文官網(wǎng)：/STM32社區(qū)：/STM3221ic社區(qū)：/stm32/ST中國(guó)大學(xué)計(jì)劃主頁(yè)：/universitySTM32中文技術(shù)支持郵箱：mcu.china@STM32大學(xué)計(jì)劃聯(lián)系郵箱：edu.china@ST微信公眾號(hào)：

訂閱號(hào)服務(wù)號(hào)視頻號(hào)線上課程入口（2）STM32G4電機(jī)控制相關(guān)技術(shù)文檔STM32G4產(chǎn)品介紹：/Product/pro_detail/STM32G4/productSTM32G4相關(guān)設(shè)計(jì)文件：/Product/pro_detail/STM32G4/design_resource數(shù)據(jù)手冊(cè)、參考手冊(cè)、開發(fā)板介紹、選型手冊(cè)、編程手冊(cè)、應(yīng)用筆記、用戶手冊(cè)等相關(guān)資源均可進(jìn)入相應(yīng)頁(yè)面下載。STM32G4產(chǎn)品主頁(yè)如圖1-6所示。電機(jī)培訓(xùn)資料下載：/電機(jī)控制方案查詢：/st-mc-suite/home/#/index圖1-6STM32G4產(chǎn)品主頁(yè)（3）STM32G4電機(jī)控制相關(guān)視頻資源①《STM32G4系列產(chǎn)品特性以及電機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用》本課程從ST生態(tài)系統(tǒng)介紹和使用展開，結(jié)合當(dāng)前熱門的電機(jī)控制領(lǐng)域應(yīng)用，把產(chǎn)品特性深入到實(shí)際應(yīng)用，點(diǎn)面結(jié)合下讓大家更能夠熟悉和掌握STM32G4優(yōu)秀的特性，為未來(lái)的產(chǎn)品使用打下基礎(chǔ)；同時(shí)還結(jié)合了STM32Cube生態(tài)，以及電機(jī)FOC控制生態(tài)，可讓大家全方位熟悉使用ST所打造的完整的生態(tài)環(huán)境，為電機(jī)領(lǐng)域的開發(fā)帶來(lái)便利條件。課程內(nèi)容：1）STM32G4特性和市場(chǎng)介紹2）STM32工具介紹與使用3）使用STM32Cube工具上手STM32G44）內(nèi)核介紹：ART，CCMSRAM，浮點(diǎn)運(yùn)算，乘加指令5）VREFBUF，Timer&ADC介紹，以及兩者在電機(jī)應(yīng)用中的聯(lián)動(dòng)機(jī)制6）特別外設(shè)：CORDIC，F(xiàn)MAC，運(yùn)放，比較器，DAC7）結(jié)合STM32CubeMX，MCSDKV5.4移植STM32G4電機(jī)矢量控制代碼8）STM32G4特別外設(shè)應(yīng)用于電機(jī)控制課程學(xué)習(xí)鏈接：網(wǎng)頁(yè)版：/columndetail?id=5c5cfa8517394c09b6f67d8fa486ad62手機(jī)版：掃碼觀看（3）STM32G4電機(jī)控制相關(guān)視頻資源②《基于MCSDKV5.4電機(jī)庫(kù)的STM32電機(jī)控制理論與實(shí)踐》隨著無(wú)刷直流電機(jī)（BrushlessDirectCurrentMotor，簡(jiǎn)稱BLDCM）和永磁同步電機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor，簡(jiǎn)稱PMSM）在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，并且用量也在逐步增長(zhǎng)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)做為核心部分直接影響到產(chǎn)品性能；控制技術(shù)之一的FOC控制技術(shù)（磁場(chǎng)定向控制技術(shù)）有其眾多的優(yōu)勢(shì)，隨著MCU的性能提升已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，ST作為致力于ARMCortex-M內(nèi)核的領(lǐng)跑者，其FOC控制技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在STM32全系列產(chǎn)品上；本課程將介紹FOC控制理論，以及電機(jī)軟件庫(kù)的構(gòu)成與使用；同時(shí)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)了幾個(gè)試驗(yàn)，指導(dǎo)用戶一步步實(shí)現(xiàn)真實(shí)的電機(jī)控制，讓客戶輕松上手使用ST的電機(jī)控制庫(kù)。課程內(nèi)容：1）STMCSDK電機(jī)控制庫(kù)總體概況2）電機(jī)FOC控制原理3）電機(jī)控制硬件注意點(diǎn)介紹4）MCSDKV5.4

軟件詳解以及應(yīng)用調(diào)試說(shuō)明5）試驗(yàn)環(huán)節(jié)課程學(xué)習(xí)鏈接：網(wǎng)頁(yè)版：/columndetail?id=126b8417f88949799f4caf99e98e2ee1手機(jī)版：掃碼觀看（3）STM32G4電機(jī)控制相關(guān)視頻資源③《STM32電動(dòng)機(jī)控制應(yīng)用系列講座》通過(guò)六大系列主題課程，全面介紹ST的MCU在電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，帶你深入理解電動(dòng)機(jī)控制的基本概念和方法，教你學(xué)會(huì)如何充分利用ST提供的產(chǎn)品、硬件評(píng)價(jià)板及電動(dòng)機(jī)控制軟件開發(fā)包（STMCSDK）來(lái)開發(fā)一套電動(dòng)機(jī)控制器。課程內(nèi)容：1）STMCSDK5.x概覽2）永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制基礎(chǔ)3）電動(dòng)機(jī)相電流檢測(cè)與重構(gòu)方法及轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)與估計(jì)方法4）STMCSDK5.2WB應(yīng)用指南及STMCSDK5.2固件詳解5）應(yīng)用STMCSDK5.2及ST硬件評(píng)價(jià)板調(diào)試電機(jī)實(shí)例6）STMCSDK5.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)測(cè)試課程學(xué)習(xí)鏈接：網(wǎng)頁(yè)版：/columndetail?id=2ab86a9228814c09a9621d3a970b21ac④《STM32G4在電機(jī)控制及數(shù)字電源中的應(yīng)用》網(wǎng)頁(yè)版：/columndetail?id=dacd98b99a0f44fbb4d279b0637ddd5b手機(jī)版：掃碼觀看

第三章軟件開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境概述12CubeMX工具3CubeIDE4Keil(MDK-ARM)5IAREWARMIDE6MotorControlWorkbench7STMStudio前言本書中主要用的軟件開發(fā)工具有：MotorControlWorkbench(MCSDK)、STM32CubeMX、STM32CubeIDE、Keil等，其軟件生態(tài)系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1STM32G4軟件生態(tài)系統(tǒng)組成前言一般的工程代碼生成流程如圖3-2所示，MotorControlWorkbench主要用來(lái)創(chuàng)建工程，STM32CubeMX主要是用于配置及初始化代碼的生成，解決資源配置的沖突問(wèn)題，STM32提供的免費(fèi)集成開發(fā)環(huán)境CubeIDE或者第三方IDEMDKKeil用于代碼的調(diào)試編譯與下載。圖3-2STM32電機(jī)控制SDK工作流開發(fā)環(huán)境概述01開發(fā)環(huán)境概述開發(fā)環(huán)境描述CubeMXSTM32CubeMX是針對(duì)STM32系列微控制器的可視化配置工具，通過(guò)分步過(guò)程可以非常輕松地配置STM32微控制器和微處理器，以及為ARMCortex-M內(nèi)核或面向ARMCortex-A內(nèi)核的特定Linux設(shè)備樹生成相應(yīng)的初始化C代碼，它的主要功能有：管腳配置、時(shí)鐘配置、中斷配置、片上外設(shè)配置、生成初始代碼等。CubeIDESTM32CubeIDE是針對(duì)STM32系列微控制器的集成開發(fā)環(huán)境，具有STM32微控制器和微處理器的外設(shè)配置、代碼生成、代碼編譯和調(diào)試功能。STM32CubeIDE可以幫助用戶編譯調(diào)試代碼，包括STM32CubeMX生成的項(xiàng)目代碼，也同時(shí)集成了STM32CubeMX工具。KeilKeil是KeilSoftware公司開發(fā)的微控制器軟件開發(fā)平臺(tái)，是目前ARM內(nèi)核單片機(jī)開發(fā)的主流工具。提供了包括C編譯、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。其中MDK-ARM是Keil公司開發(fā)的基于ARM核的系列微控制器的嵌入式應(yīng)用程序。IAREWARMIDEEmbeddedWorkbenchforARM是IARSystems公司為ARM微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（IAREWARM）。同其他的ARM開發(fā)環(huán)境相比，IAREWARM具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點(diǎn)。EWARM中包含一個(gè)全軟件的模擬程序，用戶不需要任何硬件支持就可以模擬各種ARM內(nèi)核、外部設(shè)備甚至中斷的軟件運(yùn)行環(huán)境。MotorControlWorkbench（MCSDK）MotorControlWorkbench（MCSDK）是STM32電機(jī)控制工作臺(tái)，它可以減少STM32PMSMFOC固件配置所需的設(shè)計(jì)工作和時(shí)間。用戶通過(guò)GUI生成項(xiàng)目文件，并根據(jù)應(yīng)用程序的需要初始化庫(kù)，可以使用該軟件針對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速、參數(shù)設(shè)置、在線調(diào)試、波形觀測(cè)、快速實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制：包括有感/無(wú)感、方波控制和FOC控制。MotorProfiler是用來(lái)對(duì)電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)快速測(cè)試的工具，集成在MotorControlWorkbench中。STMStudioSTMStudio是STM32的一款小巧的圖形化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)軟件，通過(guò)實(shí)時(shí)讀取和顯示變量來(lái)幫助調(diào)試和診斷STM32應(yīng)用程序，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的ST-LINK開發(fā)工具與STM32連接。STMStudio是一種非侵入式工具，可以保留應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)行為，它非常適合調(diào)試無(wú)法停止的應(yīng)用，例如電機(jī)控制應(yīng)用。CubeMX工具022.1

下載與安裝2.2工具界面2.1下載與安裝①參考視頻：《STM32新手入門-工具安裝》打開“電堂科技”官網(wǎng)主頁(yè)—>在“廠商專區(qū)”菜單下選擇“ST”—>在搜索框中輸入“STM32新手入門-工具安裝”并搜索，可以檢索到參考視頻。①打開ST官網(wǎng)主頁(yè)，在“Tools&Software”類別下搜索“STM32CubeMX”，將檢索結(jié)果頁(yè)面下拉至如圖3-3所示的“獲取軟件”位置（請(qǐng)注意將語(yǔ)言切換成中文），根據(jù)自己的電腦系統(tǒng)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的“Getlatest”進(jìn)行下載，此處以6.5.0版本為例說(shuō)明其安裝過(guò)程。圖3-3STM32CubeMX軟件下載頁(yè)面2.1下載與安裝②②點(diǎn)擊“接受”許可協(xié)議之后，進(jìn)入如圖3-4所示的獲取軟件窗口。在“獲取軟件”窗口輸入郵件地址，勾選同意隱私聲明，點(diǎn)擊“下載”按鈕，彈出如圖3-5所示窗口時(shí)表示提交成功。圖3-4獲取軟件頁(yè)面圖3-5注冊(cè)MyST成功2.1下載與安裝③③進(jìn)入郵箱中查看收到的反饋郵件，如圖3-6所示，點(diǎn)擊“立即下載”按鈕，會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到ST的網(wǎng)站，稍等片刻之后會(huì)開始自動(dòng)下載。圖3-6下載STM32CubeMX2.1下載與安裝④④下載完成后進(jìn)行解壓，建議解壓到英文目錄下，不要含有中文，然后雙擊“SetupSTM32CubeMX-6.5.0-Win.exe”文件進(jìn)行安裝，如果彈出窗口提示安裝JAVA，按照操作進(jìn)行即可。進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-7至3-15所示。圖3-7STM32CubeMX安裝過(guò)程（1）圖3-8STM32CubeMX安裝過(guò)程（2）2.1下載與安裝④④下載完成后進(jìn)行解壓，建議解壓到英文目錄下，不要含有中文，然后雙擊“SetupSTM32CubeMX-6.5.0-Win.exe”文件進(jìn)行安裝，如果彈出窗口提示安裝JAVA，按照操作進(jìn)行即可。進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-7至3-15所示。圖3-9STM32CubeMX安裝過(guò)程（3）圖3-10STM32CubeMX安裝過(guò)程（4）2.1下載與安裝④④下載完成后進(jìn)行解壓，建議解壓到英文目錄下，不要含有中文，然后雙擊“SetupSTM32CubeMX-6.5.0-Win.exe”文件進(jìn)行安裝，如果彈出窗口提示安裝JAVA，按照操作進(jìn)行即可。進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-7至3-15所示。圖3-11STM32CubeMX安裝過(guò)程（5）圖3-12STM32CubeMX安裝過(guò)程（6）2.1下載與安裝④④下載完成后進(jìn)行解壓，建議解壓到英文目錄下，不要含有中文，然后雙擊“SetupSTM32CubeMX-6.5.0-Win.exe”文件進(jìn)行安裝，如果彈出窗口提示安裝JAVA，按照操作進(jìn)行即可。進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-7至3-15所示。圖3-13STM32CubeMX安裝過(guò)程（7）圖3-14STM32CubeMX安裝過(guò)程（8）2.1下載與安裝⑤⑤安裝完成后，可以打開如圖3-15所示的軟件主界面。圖3-15STM32CubeMX安裝成功后運(yùn)行的主界面2.2工具界面打開STM32CubeMX之后，主界面的各個(gè)功能的分區(qū)如下：①菜單欄中“File”用于工程文件的管理，“Window”用于切換軟件的視圖效果，“Help”用于尋找軟件使用指南，檢查更新或固件包的安裝等功能。②“ExistingProjects”展示了近期的工程文件，方便快捷打開，一般利用MotorControlWorkbench生成的工程文件可以直接打開。③“NewProject”，除了打開MCSDK生成的工程文件，也可以通過(guò)選擇開發(fā)板自行創(chuàng)建新的工程文件。④“Managesoftwareinstallations”主要用于檢查STM32CubeMX的更新以及固件包的下載與安裝。圖3-16STM32CubeMX主界面功能分區(qū)2.2工具界面如果要?jiǎng)?chuàng)建新工程，可以點(diǎn)擊NewProject下的AccessToMCUSelector，之后可以看到如圖3.2-15所示的MCU選擇界面。圖3-17STM32CubeMXMCU/MPU選擇界面2.2工具界面以本書中的套件為例，在PartNumberSearch欄中輸入STM32G431RB后雙擊選擇STM32G431RBTx即可選中本書中的開發(fā)板，進(jìn)入如圖3.2-16所示的配置界面。圖3-18STM32CubeMX配置界面CubeIDE033.1

下載和安裝3.2工具界面3.1下載和安裝①①與CubeMX下載流程類似，打開ST官網(wǎng)主頁(yè)，在Tools&Software類別下搜索STM32CubeIDE，將檢索結(jié)果頁(yè)面下拉至如圖3-19所示的“獲取軟件”位置（請(qǐng)注意將語(yǔ)言切換成中文），根據(jù)自己的電腦系統(tǒng)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的“Getlatest”進(jìn)行下載，此處以1.9.0版本為例說(shuō)明其安裝過(guò)程。圖3-19STM32CubeIDE軟件下載頁(yè)面參考視頻：《STM32新手入門-工具安裝》打開“電堂科技”官網(wǎng)主頁(yè)—>在“廠商專區(qū)”菜單下選擇“ST”—>在搜索框中輸入“STM32新手入門-工具安裝”并搜索，可以檢索到參考視頻。3.1下載和安裝②、③②點(diǎn)擊“接受”許可協(xié)議之后，（請(qǐng)注意先登錄或者注冊(cè)ST賬號(hào)），進(jìn)行下載。③下載完成后進(jìn)行解壓，安裝時(shí)注意安裝目錄必須是英文的，否則會(huì)報(bào)“Errorlaunchinginstaller”錯(cuò)誤。然后雙擊“st-stm32cubeide_1.9.0_12015_20220302_0855_x86_64.exe”文件進(jìn)行安裝，進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-20至3-25所示。圖3-20STM32CubeIDE安裝過(guò)程（1）3.1下載和安裝③圖3-21STM32CubeIDE安裝過(guò)程（2）圖3-22STM32CubeIDE安裝過(guò)程（3）3.1下載和安裝③圖3-23STM32CubeIDE安裝過(guò)程（4）圖3-24STM32CubeIDE安裝過(guò)程（5）3.1下載和安裝④④安裝完成后，可以打開如圖3-25所示的軟件主界面。圖3-25STM32CubeIDE安裝成功運(yùn)行后的主界面3.2工具界面打開CubeIDE之后，主界面的各個(gè)功能的分區(qū)如圖3-26所示圖3-26STM32CubeIDE主界面功能分區(qū)3.2工具界面打開STM32CubeMX生成的工程文件界面如圖3-27所示：圖3-27STM32CubeIDE工程文件界面功能分區(qū)Keil(MDK-ARM)044.1

下載和安裝4.2操作簡(jiǎn)介4.1下載和安裝①①打開KEIL官網(wǎng)主頁(yè)—>在“Download”菜單下點(diǎn)擊“ProductDownloads”—>點(diǎn)擊“MDK-ARM”，第一次打開該網(wǎng)址的時(shí)候進(jìn)入如圖3-28所示頁(yè)面，需要輸入聯(lián)系信息。圖3-28MDK-ARM下載信息輸入頁(yè)面參考視頻：《STM32新手入門-工具安裝》打開“電堂科技”官網(wǎng)主頁(yè)—>在“廠商專區(qū)”菜單下選擇“ST”—>在搜索框中輸入“STM32新手入門-工具安裝”并搜索，可以檢索到參考視頻。4.1下載和安裝②②點(diǎn)擊“Submit”按鈕后，進(jìn)入如圖3-29所示頁(yè)面，點(diǎn)擊“MDK536.exe”進(jìn)行下載。圖3-29MDK-ARM下載頁(yè)面4.1下載和安裝③③下載完成后雙擊“MDK536.EXE”進(jìn)行安裝，進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-30至3-34所示。圖3-30MDK-ARM安裝過(guò)程（1）4.1下載和安裝③圖3-31MDK-ARM安裝過(guò)程（2）圖3-32MDK-ARM安裝過(guò)程（3）4.1下載和安裝③圖3-33MDK-ARM安裝過(guò)程（4）圖3-34MDK-ARM安裝過(guò)程（5）4.1下載和安裝④④安裝完成后，可以打開如圖3-35所示的軟件主界面。圖3-35MDK-ARM安裝成功運(yùn)行后的主界面4.2操作簡(jiǎn)介進(jìn)入Keil后，打開STM32CubeMX生成的工程文件，界面如圖3-36所示：圖3-36MDK-ARM主界面功能分區(qū)4.2固件包的安裝①①在Keil內(nèi)選擇直接安裝：點(diǎn)擊圖3-36所示的固件包安裝按鈕，打開如圖3-37所示的固件包安裝界面。點(diǎn)擊選擇左側(cè)框選的“STM32G4Series”開發(fā)板，然后選擇右側(cè)框選的STM32G4xx_DFP的固件包下載后進(jìn)行安裝或更新。圖3-37固件包安裝界面4.2固件包的安裝②②首次安裝會(huì)進(jìn)入如圖3-38所示的固件包下載界面，選擇“STMicroelectronicsSTM32G4SeriesDeviceSupport,DriversandExamples”，點(diǎn)擊下載箭頭按鈕后進(jìn)行下載。圖3-38固件包下載界面4.2固件包的安裝③③如圖3-39所示，點(diǎn)擊固件包安裝窗口菜單欄的“File”后再點(diǎn)擊“Import”將下載的固件包導(dǎo)入，或者直接點(diǎn)擊固件包進(jìn)行安裝。圖3-39固件包導(dǎo)入界面IAREWARMIDE055.1

下載和安裝5.2操作簡(jiǎn)介5.1下載與安裝①①打開IAR官網(wǎng)主頁(yè)—>在“PRODUCTS”菜單下點(diǎn)擊“TrySoftware”，進(jìn)入如圖3-40所示頁(yè)面，選擇“IAREmbeddedWorkbenchforArm”，點(diǎn)擊“Registeranddownload”，進(jìn)入如圖3-41所示頁(yè)面。圖3-40IAR試用版軟件下載頁(yè)面圖3-41IAREmbededWorkbenchforARM下載頁(yè)面5.1下載和安裝②②點(diǎn)擊“Download”進(jìn)入如圖3-42所示注冊(cè)頁(yè)面，填寫帶“*”信息并提交。圖3-42IAR試用版注冊(cè)頁(yè)面5.1下載和安裝③③網(wǎng)站會(huì)發(fā)送一封確認(rèn)注冊(cè)郵件到填寫的郵箱，如圖3-43所示。點(diǎn)擊郵箱中的鏈接，進(jìn)入如圖3-44所示的注冊(cè)確認(rèn)頁(yè)面。圖3-43IAR注冊(cè)確認(rèn)郵件發(fā)送頁(yè)面圖3-44IAR注冊(cè)確認(rèn)頁(yè)面5.1下載與安裝④④點(diǎn)擊“Downloadsoftware”下載，下載完成后雙擊“EWARM-9204-47112.exe”進(jìn)行安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-45至3-51所示。圖3-45IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（1）圖3-46IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（2）5.1下載與安裝④④點(diǎn)擊“Downloadsoftware”下載，下載完成后雙擊“EWARM-9204-47112.exe”進(jìn)行安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-45至3-51所示。圖3-47IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（3）圖3-48IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（4）5.1下載與安裝④④點(diǎn)擊“Downloadsoftware”下載，下載完成后雙擊“EWARM-9204-47112.exe”進(jìn)行安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-45至3-51所示。圖3-49IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（5）圖3-50IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（6）5.1下載與安裝④④點(diǎn)擊“Downloadsoftware”下載，下載完成后雙擊“EWARM-9204-47112.exe”進(jìn)行安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-45至3-51所示。圖3-51IAREmbeddedWorkbenchforArm安裝過(guò)程（7）5.1下載和安裝⑤⑤安裝完成后，可以打開如圖3-52所示的軟件主界面。圖3-52IAREmbeddedWorkbenchIDE安裝成功運(yùn)行后的主界面5.1下載和安裝⑥⑥點(diǎn)擊“Help”菜單下的“LicenseManager”，打開IARLicenseManager界面，如圖3-53所示。圖3-53IARLicenseManager界面5.1下載與安裝⑦⑦點(diǎn)擊“License”菜單下的“ActivateLicense…”，打開激活向?qū)?，選擇在線激活，輸入注冊(cè)確認(rèn)郵件中收到的LicenseNumber，逐步完成軟件激活。激活過(guò)程如圖3-54至3-57所示。圖3-54IAR激活過(guò)程（1）圖3-55IAR激活過(guò)程（2）5.1下載與安裝⑦圖3-56IAR激活過(guò)程（3）圖3-57IAR激活過(guò)程（4）⑦點(diǎn)擊“License”菜單下的“ActivateLicense…”，打開激活向?qū)?，選擇在線激活，輸入注冊(cè)確認(rèn)郵件中收到的LicenseNumber，逐步完成軟件激活。激活過(guò)程如圖3-54至3-57所示。5.2操作簡(jiǎn)介進(jìn)入IAREmbededWorkbenchIDE后，如圖3-58所示，點(diǎn)擊“File”菜單下的“OpenWorkspace”。圖3-58打開工作空間5.2操作簡(jiǎn)介如圖3-59所示，打開STM32CubeMX生成的工程文件，此處以6S_IHM16_SL_VM為例，IAREmbeddedWorkbenchIDE主界面功能分區(qū)如圖3-60所示。圖3-59打開STM32CubeMX生成的工程文件圖3-60IAREmbeddedWorkbenchIDE主界面功能分區(qū)MotorControlWorkbench(MCSDK)066.1

下載和安裝6.2操作簡(jiǎn)介6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)6.4STMCSDK5.x固件介紹6.1下載和安裝①①打開ST官網(wǎng)主頁(yè)—>在Tools&Software菜單下選擇Ecosystems—>選擇STM32EcosystemforMotorControl—>選擇EmbeddedSoftware—>X-CUBE-MCSDK—>GetSoftware，將頁(yè)面下拉至如圖3-61所示的“獲取軟件”位置（請(qǐng)注意將語(yǔ)言切換成中文），選擇對(duì)應(yīng)版本進(jìn)行下載。此處以5.4.8版本為例說(shuō)明其安裝過(guò)程。圖3-61X-CUBE-MCSDK軟件下載頁(yè)面6.1下載和安裝②、③②點(diǎn)擊“接受”許可協(xié)議（請(qǐng)注意先登錄或者注冊(cè)ST賬號(hào)），進(jìn)行下載。③下載完成后進(jìn)行解壓，然后雙擊“X-CUBE-MCSDK_5.4.8.exe”文件進(jìn)行安裝，進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，注意在安裝的路徑中不要有中文，建議不要安裝在系統(tǒng)盤，具體安裝過(guò)程如圖3-62至3-65所示。圖3-62MCSDK安裝過(guò)程（1）圖3-63MCSDK安裝過(guò)程（2）6.1下載和安裝②、③圖3-64MCSDK安裝過(guò)程（3）圖3-65MCSDK安裝過(guò)程（4）②點(diǎn)擊“接受”許可協(xié)議（請(qǐng)注意先登錄或者注冊(cè)ST賬號(hào)），進(jìn)行下載。③下載完成后進(jìn)行解壓，然后雙擊“X-CUBE-MCSDK_5.4.8.exe”文件進(jìn)行安裝，進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，注意在安裝的路徑中不要有中文，建議不要安裝在系統(tǒng)盤，具體安裝過(guò)程如圖3-62至3-65所示。6.1下載和安裝④④安裝完成后，可以打開如圖3-66所示的軟件主界面。圖3-66MCSDK安裝成功運(yùn)行后的主界面6.2操作簡(jiǎn)介如圖3-67所示，“用戶按鈕區(qū)”用于創(chuàng)建新項(xiàng)目，加載已有項(xiàng)目或者啟動(dòng)ST電機(jī)參數(shù)測(cè)量工具，“最近項(xiàng)目區(qū)”用于加載近期的項(xiàng)目，“例程區(qū)”用于加載項(xiàng)目示例。圖3-67STMotorControlWorkbench主界面功能分區(qū)參考視頻：《STM32新手入門-工具安裝》打開“電堂科技”官網(wǎng)主頁(yè)—>在“廠商專區(qū)”菜單下選擇“ST”—>在搜索框中輸入“MCSDK5.x軟件介紹【上】”并搜索，可以檢索到參考視頻。6.2操作簡(jiǎn)介圖3-68新建工程方法1圖3-69新建工程方法2①創(chuàng)建新項(xiàng)目以本書使用的P-NUCLEO-IHM03套件為例，有兩種途徑可以選擇對(duì)應(yīng)的硬件。第1種方法如圖3-68所示，在“SelectBoards”選項(xiàng)中點(diǎn)選“MCKit”，在“MotorControlKit”下拉框中選擇“NUCLEO-IHM033sh”即可。第2種方法如圖3-69所示，在“SelectBoards”選項(xiàng)中點(diǎn)選“Power&Control”，然后分別在“Control”下拉框中選擇“Nucleo-G431RB”，在“Power”下拉框中選擇“X-NUCLEO-IHM16M1”，在“Motor”下拉框中選擇“GBM2804H-100T”即可。6.2操作簡(jiǎn)介②硬件配置：硬件配置窗口如圖3-70所示，主要包括圖標(biāo)與菜單區(qū)、當(dāng)前硬件信息顯示、硬件細(xì)節(jié)設(shè)定、主要硬件配置信息和用戶信息。圖3-70硬件配置窗口6.2操作簡(jiǎn)介如圖3-71所示，按鈕1用于打開電機(jī)監(jiān)測(cè)界面，按鈕2用于連接電機(jī)（圖中電機(jī)尚未連接），按鈕3用于打開如圖3-72所示的示波器窗口。圖3-71電機(jī)監(jiān)測(cè)界面圖3-72示波器窗口6.2操作簡(jiǎn)介③工程生成：點(diǎn)擊圖3-73中的“Projectgeneration”按鈕可以選擇合適的IDE自動(dòng)生成代碼并在CubeMX中打開進(jìn)行下一步配置工作，具體操作流程將在7.1電機(jī)快速控制實(shí)例中展示。圖3-73代碼生成窗口6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)如圖3-74所示，在Workbench中點(diǎn)擊“MotorProfiler”，進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量，操作步驟如下：圖3-74Workbench中集成的MotorProfiler工具6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（1）（1）選擇開發(fā)板：如圖3-75所示，點(diǎn)擊“SelectBoards”選擇開發(fā)板，打開套件選擇窗口，選擇如圖3-76所示的P-NUCLEO-IHM03套件，該套件由NUCLEO-G431RB和X-NUCLEO-IHM16M1兩塊板子組成。圖3-75選擇開發(fā)板6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（1）如果是第一次使用，可以點(diǎn)擊圖3-77中方框內(nèi)“RemembertoproperlyconfiguretheboardsinMotorControlmode”的鏈接，對(duì)板子需要進(jìn)行安裝的線帽進(jìn)行檢查。圖3-76選擇P-NUCLEO-IHM03套件圖3-77板子配置檢查6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（2）（2）填寫電機(jī)的參數(shù)：如圖3-78所示填寫電機(jī)參數(shù)，根據(jù)廠家提供的信息填寫電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，有助于縮短測(cè)量準(zhǔn)確數(shù)值的時(shí)間。其中，電機(jī)的極對(duì)數(shù)、磁體的內(nèi)置類型是必須要進(jìn)行填寫的，在ST官網(wǎng)中可以找到相關(guān)數(shù)據(jù)，本書使用的電機(jī)極對(duì)數(shù)為7，為表貼式電機(jī)（SM-PMSM）。圖3-78填寫電機(jī)參數(shù)6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（3）（3）連接開發(fā)板與軟件點(diǎn)擊圖3-79中的“Connect…”進(jìn)行連接。第一次連接成功會(huì)顯示如圖3-80所示的狀態(tài)窗口。圖3-79連接開發(fā)板圖3-80連接成功的狀態(tài)窗口6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（3）第一次連接成功會(huì)顯示狀態(tài)窗口，如有其他提示，則根據(jù)提示內(nèi)容檢查相關(guān)問(wèn)題，常見問(wèn)題如下：①檢測(cè)不到ST-LINK②檢測(cè)不到串口6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（3）第一次連接成功會(huì)顯示狀態(tài)窗口，如有其他提示，則根據(jù)提示內(nèi)容檢查相關(guān)問(wèn)題，常見問(wèn)題如下：③要連接的板子和所選的不同④STLINK安裝的固件版本需要更新6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（3）第一次連接成功會(huì)顯示狀態(tài)窗口，如有其他提示，則根據(jù)提示內(nèi)容檢查相關(guān)問(wèn)題，常見問(wèn)題如下：⑤測(cè)量期間電機(jī)負(fù)載改變太快⑥測(cè)量階段時(shí)間過(guò)長(zhǎng)6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（4）（4）測(cè)量參數(shù)連接成功后，點(diǎn)擊圖3-81中的“StartProfiler”開始進(jìn)行電機(jī)參數(shù)測(cè)量。測(cè)量過(guò)程如圖3-82所示。圖3-81開始測(cè)量圖3-82測(cè)量過(guò)程6.3使用STMotorProfiler獲得電機(jī)參數(shù)（4）測(cè)量結(jié)果如圖3-83所示。測(cè)量結(jié)束后，電機(jī)的參數(shù)將會(huì)以不同顏色顯示在圖中，包含電阻R_s，電感L_s，電勢(shì)系數(shù)K_e等參數(shù)。若是綠色說(shuō)明精度可靠，若有一個(gè)或多個(gè)結(jié)果為橙色顯示，請(qǐng)檢查硬件設(shè)置，并重新啟動(dòng)STMotorProfiler。測(cè)量成功后可點(diǎn)擊“Save”按鈕，將電機(jī)參數(shù)保存到C:\Users\name\.st_motor_control\user_motors目錄下，可供STMCWorkbench使用圖3-83測(cè)量結(jié)果6.4STMCSDK5.x固件介紹（1）電機(jī)控制SDKMCSDK5.x固件整體架構(gòu)如圖3-84所示，從下往上分別是外設(shè)層，電機(jī)庫(kù)層，電機(jī)應(yīng)用層。圖3-84STM32電機(jī)控制固件架構(gòu)6.4STMCSDK5.x固件介紹最下層為芯片外設(shè)庫(kù)，芯片外設(shè)庫(kù)使用STHAL/LL庫(kù)，可被各個(gè)層級(jí)調(diào)用，針對(duì)芯片的每種外設(shè)都有對(duì)應(yīng)的庫(kù)函數(shù)提供。必須掌握的外設(shè)有TIMER，ADC，GPIO。電機(jī)庫(kù)是主要的電機(jī)FOC控制層，包含F(xiàn)OC算法，單片機(jī)外設(shè)配置，中斷機(jī)制等各個(gè)環(huán)節(jié)；

最上層為電機(jī)應(yīng)用層，供用戶直接使用電機(jī)庫(kù)，而不去關(guān)心底層如何實(shí)現(xiàn)的，加快用戶程序開發(fā)，一般應(yīng)用用戶只需要熟練掌握電機(jī)應(yīng)用層的API即可使用。圖3-85芯片外設(shè)庫(kù)函數(shù)列表6.4STMCSDK5.x固件介紹MCSDK5.x固件主要由電機(jī)控制座艙、電機(jī)控制庫(kù)、用戶界面庫(kù)構(gòu)成。①電機(jī)控制座艙：電機(jī)控制座艙將軟件組件集成到MC固件子系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)回路。它實(shí)例化、配置和連接在PMSMFOC庫(kù)和用戶界面庫(kù)中為用戶應(yīng)用選擇的固件組件。根據(jù)應(yīng)用特征，MC座艙代碼由STM32CubeMX產(chǎn)生，所以座艙代碼只包含所需內(nèi)容，易于讀取。圖3-86電機(jī)控制座艙組成電機(jī)控制座艙把電機(jī)控制庫(kù)組件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)去完成整個(gè)電機(jī)控制的功能。實(shí)例化并配置實(shí)例化并配置所有需要的組件組高頻任務(wù)中頻任務(wù)安全任務(wù)6.4STMCSDK5.x固件介紹直接使用這些API函數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)，用戶不需要關(guān)心底層如何操作，只需要關(guān)注自身需要實(shí)現(xiàn)哪些必要的功能，使得項(xiàng)目開發(fā)更加快速有效。6.4STMCSDK5.x固件介紹②電機(jī)控制庫(kù)電機(jī)控制庫(kù)是軟件組件的集合，每一個(gè)組件實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的一個(gè)功能。組件是一個(gè)自給自足的軟件單元，包含一個(gè)結(jié)構(gòu)體，在結(jié)構(gòu)體中定義了能完成此組件功能的數(shù)據(jù)變量，另外還包含一系列的函數(shù)，這些函數(shù)操作結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)變量實(shí)現(xiàn)組件的功能。組件通常包含一個(gè).c文件和一個(gè).h文件。結(jié)構(gòu)體以組件名縮寫+_Handle_t命名，函數(shù)以組件名縮寫+函數(shù)功能命名。圖3-87具有其句柄和函數(shù)的組件6.4STMCSDK5.x固件介紹X-CUBE-MCSDK_5.x中1-22以源程序的方式提供，23-29組件均以庫(kù)的形式提供，無(wú)法看到源碼，可以根據(jù)提供的頭文件從庫(kù)里調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。③用戶界面庫(kù)：用戶界面庫(kù)是負(fù)責(zé)通訊的組件。電機(jī)控制代碼通過(guò)這些組件控制串口和DAC與外界通訊。通過(guò)這個(gè)庫(kù)可以連接MCU和Workbench，在Workbench中實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。表3-2組件列表序號(hào)源文件描述1bus_voltage_sensor.c母線電壓2circle_limitation.c電壓極限限制3enc_align_ctrl.c編碼器初始定位控制4encoder_speed_pos_fdbk.c編碼器傳感器相關(guān)5hall_speed_pos_fdbk.cHall傳感器相關(guān)6inrush_current_limiter.c浪涌電流限制7mc_math.c數(shù)學(xué)計(jì)算8mc_interface.c電機(jī)控制底層接口9motor_power_measurement.c平均功率計(jì)算10ntc_temperature_sensor.cNTC溫度傳感11open_loop.c開環(huán)控制12pid_regulator.cPID環(huán)路控制13pqd_motor_power_measurement.c功率計(jì)算14pwm_common.cTIMER同步使能15pwm_curr_fdbk.cSVPWM，ADC設(shè)定相關(guān)接口16r_divider_bus_voltage_sensor.c實(shí)際母線電壓采集17virtual_bus_voltage_sensor.c虛擬母線電壓18ramp_ext_mngr.c無(wú)傳感開環(huán)轉(zhuǎn)閉環(huán)控制19speed_pos_fdbk.c速度傳感接口20speed_torq_ctrl.c速度力矩控制21state_machine.c電機(jī)狀態(tài)相關(guān)22virtual_speed_sensor.c無(wú)傳感開環(huán)運(yùn)行相關(guān)23fast_div.c快速軟件除法24feed_forward_ctrl.c前饋控制25flux_weakening_ctrl.c弱磁控制26max_toque_per_ampere.c最大轉(zhuǎn)矩控制27sto_cordic_speed_pos_fdbk.c速度和位置反饋cordic28sto_pll_speed_pos_fdbk.c速度和位置反饋PLL29revup_ctrl.c啟動(dòng)控制6.4STMCSDK5.x固件介紹圖3-88電機(jī)控制固件在開發(fā)環(huán)境中的應(yīng)用（2）電機(jī)控制應(yīng)用工作流：使用STM32電機(jī)控制SDK的電機(jī)控制軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)通常從MCWorkbench開始。在SDK使用過(guò)程中，電機(jī)本體、電機(jī)控制硬件板、控制管腳、控制策略在MCWorkbench中配置完成，順序?yàn)镸CWorkbench、STM32CubeMX工程、電機(jī)庫(kù)代碼（芯片外設(shè)庫(kù)+電機(jī)控制庫(kù)+電機(jī)控制座艙+用戶界面庫(kù)+系統(tǒng)初始化）。STMStudio077.1

下載和安裝7.2操作簡(jiǎn)介7.1下載與安裝①①打開ST官網(wǎng)主頁(yè)，在“Tools&Software”類別下搜索“STMStudio”，進(jìn)入如圖3-89所示的檢索結(jié)果頁(yè)面，點(diǎn)擊“STM-STUDIO-STM32”（請(qǐng)注意將語(yǔ)言切換成中文），可以打開如圖3-90所示的“獲取軟件”頁(yè)面，點(diǎn)擊“Getlatest”進(jìn)行下載。。圖3-89STMStudio檢索結(jié)果圖3-90STM-Studio-STM32下載頁(yè)面7.1下載與安裝②②進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-91至3-97所示。第一次安裝的時(shí)候會(huì)彈出如圖3-92和圖3-93所示的對(duì)話框，要求下載安裝JavaRuntimeEnvironment圖3-91STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（1）圖3-92STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（2）圖3-93STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（3）7.1下載與安裝②②進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-91至3-97所示。圖3-94STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（4）圖3-95STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（5）7.1下載與安裝②②進(jìn)入安裝流程后，根據(jù)提示逐步完成安裝，具體安裝過(guò)程如圖3-91至3-97所示。圖3-96STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（6）圖3-97STM-Studio-STM32安裝過(guò)程（7）7.1下載與安裝③圖3-98STM-Studio-STM32安裝成功運(yùn)行后的主界面安裝完成后，可以打開如圖3-98所示的軟件主界面。7.2操作簡(jiǎn)介打開STMStudio之后，主界面的各個(gè)功能的分區(qū)如圖3-99所示圖3-99STMStudio主界面功能分區(qū)7.2操作簡(jiǎn)介如圖3-100所示，在右鍵菜單中點(diǎn)選“Import...”，打開“Importvariablesfromexecutable”窗口，點(diǎn)擊“...”按鈕打開“Selectexecutablefile”窗口，選擇要打開的文件。圖3-100STMStudio變量導(dǎo)入（1）7.2操作簡(jiǎn)介打開如圖3-101所示的窗口，選擇要導(dǎo)入的變量，點(diǎn)擊“Import”按鈕。圖3-101STMStudio變量導(dǎo)入（2）7.2操作簡(jiǎn)介打開圖3-102所示的窗口，在右鍵菜單中點(diǎn)選“Sendto”-->“Varviewer1”，可以在“Varviewer1”窗口查看變量的數(shù)值，在“DisplayVarviewer1as”中可以選擇變量的展現(xiàn)形式。圖3-102STMStudio變量監(jiān)測(cè)感謝聆聽第四章NUCLEO-G431RB基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)例程LED點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)1234定時(shí)器PWM應(yīng)用實(shí)驗(yàn)外部中斷實(shí)驗(yàn)串行接口應(yīng)用實(shí)驗(yàn)5數(shù)/模轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)驗(yàn)6互補(bǔ)PWM輸出實(shí)驗(yàn)前言本章將通過(guò)實(shí)例，從最簡(jiǎn)單的外設(shè)開始，由淺入深，帶領(lǐng)大家逐步學(xué)習(xí)STM32G4的入門使用。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)如下：①在實(shí)驗(yàn)接線之前，要根據(jù)電路原理圖的布局、操作簡(jiǎn)單以及安全的原則先擺放好所有儀器，要調(diào)節(jié)的儀器放在離自己比較近的位置。②當(dāng)要使用某個(gè)IO口作其他用途的時(shí)候，請(qǐng)先查看開發(fā)板的原理圖，確認(rèn)該IO口是否有連接在開發(fā)板的某個(gè)外設(shè)上，如果有，進(jìn)一步確認(rèn)該外設(shè)的這個(gè)信號(hào)是否會(huì)對(duì)此次使用造成干擾，如無(wú)干擾再使用這個(gè)IO。③上電之前，請(qǐng)注意板子上的跳線帽以及板與板之間的連接方式，若跳線帽或者板子間連接方式不對(duì)，會(huì)導(dǎo)致功能無(wú)法正常使用，或者損壞電路板。④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)特殊情況，比如短路、導(dǎo)線著火等，必須馬上斷開電源。⑤實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需取下控制板上的某些短路帽時(shí)，務(wù)必記住其所在位置，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將短路帽放回原處，以免造成開發(fā)板損壞或影響正常使用。LED點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)01實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及條件（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)按下按鍵后，實(shí)現(xiàn)LED燈閃爍。（2）實(shí)驗(yàn)條件①硬件平臺(tái)：NUCLEO-G431RB②軟件平臺(tái)：STM32CubeMXKeiluVision5(MDK-ARM)實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：創(chuàng)建新項(xiàng)目方法1：點(diǎn)擊NewProject下的AccessToMCUSelector，接著在PartNumberSearch欄中輸入STM32G431RB，然后雙擊選擇STM32G431RBTx。圖4-1新建工程，選擇MCU圖4-2選擇MCU具體型號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟方法2：點(diǎn)擊NewProject下的AccessToBoardSelector，接著在CommercialPartNumberSearch欄中輸入NUCLEO-G431RB，然后雙擊選擇NUCLEO-G431RB。圖4-3新建工程，選擇開發(fā)板圖4-4選擇開發(fā)板具體型號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟步驟二：引腳配置在完成步驟一以后，會(huì)進(jìn)入如圖4-5所示的Pinout&Configuration視圖，在右下角的搜索欄中搜索PA5管腳，將其設(shè)置為如圖4-6所示的GPIO_Output。圖4-5進(jìn)入Pinout&Configuration視圖圖4-6配置PA5管腳為GPIO_Output實(shí)驗(yàn)步驟步驟三：代碼生成①點(diǎn)擊“ProjectManager”進(jìn)入如圖4-7所示的工程配置界面②輸入項(xiàng)目名稱，選定項(xiàng)目存儲(chǔ)位置③將Toolchain/IDE設(shè)定為MDK-ARM，版本選擇自己電腦安裝的版本④點(diǎn)擊右上角“GENERATECODE”，即可生成代碼⑤加載完畢后，彈出提示窗口，點(diǎn)擊“OPENPROJECT”，進(jìn)入KeiluVision5圖4-7配置工程，生成代碼實(shí)驗(yàn)步驟步驟四：代碼編輯、編譯與調(diào)試在KeiluVision5中的Application/User下打開main.c文件，在第100行左右找到以下循環(huán)語(yǔ)句while(1){/*USERCODEENDWHILE*//*USERCODEBEGIN3*/}然后添加代碼HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);HAL_Delay(100);添加完成后點(diǎn)擊Bulid按鈕后再點(diǎn)擊Download即可完成實(shí)驗(yàn)。圖4-9代碼修改實(shí)驗(yàn)步驟步驟四：代碼編輯、編譯與調(diào)試圖4-10編譯圖4-11下載燒錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果：按下藍(lán)色按鍵B1后，LED2開始閃爍，每經(jīng)過(guò)0.1s變化到相反狀態(tài)，閃爍周期為0.2s。圖4-12LED點(diǎn)燈實(shí)驗(yàn)結(jié)果定時(shí)器PWM應(yīng)用實(shí)驗(yàn)02實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及條件（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)利用定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)LED燈的閃爍。（2）實(shí)驗(yàn)條件①硬件平臺(tái)：NUCLEO-G431RB②軟件平臺(tái)：STM32CubeMXKeiluVision5(MDK-ARM)定時(shí)器簡(jiǎn)介定時(shí)器（Timer）最基本的功能是定時(shí)。把定時(shí)器與GPIO結(jié)合起來(lái)使用可以實(shí)現(xiàn)非常豐富的功能，如測(cè)量輸入信號(hào)的脈沖寬度、生產(chǎn)輸出波形等。NUCLEO-G431RB具有豐富的定時(shí)器資源，包括2個(gè)高級(jí)定時(shí)器（TIM1/TIM8），6個(gè)通用定時(shí)器（TIM2-TIM4/TIM15-TIM17），2個(gè)基本定時(shí)器（TIM6/TIM7）。定時(shí)器要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)必須有個(gè)時(shí)鐘源，基本定時(shí)器時(shí)鐘只能來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘，高級(jí)定時(shí)器和通用定時(shí)器還可以選擇外部時(shí)鐘源，或者直接使用來(lái)自其他定時(shí)器的等待模式。定時(shí)器簡(jiǎn)介當(dāng)GATE=1時(shí)，“與門”的輸出信號(hào)K由INTx輸入電平和TRx位的狀態(tài)一起決定，當(dāng)且僅當(dāng)TRx=1，INTx=1（高電平）時(shí)，計(jì)數(shù)啟動(dòng)；否則，計(jì)數(shù)停止。當(dāng)INT0引腳為高電平時(shí)且TR0置位，TR0=1，啟動(dòng)定時(shí)器T0；當(dāng)INT1引腳為高電平時(shí)且TR1置位，TR1=1，啟動(dòng)定時(shí)器T1。GATE=0時(shí)，“或門”輸出恒為1，“與門”的輸出信號(hào)K由TRx決定，定時(shí)器不受INTx輸入電平的影響，由TRx直接控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。圖4-13定時(shí)器/計(jì)數(shù)器原理框圖定時(shí)器簡(jiǎn)介在對(duì)定時(shí)器進(jìn)行編程時(shí)，常用的函數(shù)如表4-1所示。表4-1定時(shí)器編程常用函數(shù)列表函數(shù)名稱