电机控制COM事件

1、电机控制中 COM（Commutation）事件的作用

　　STM32 的高级定时器（如 TIM1/TIM8）在 PWM 模式（特别是带死区控制的互补 PWM）下，直接修改 PWM 寄存器（如 CCRx）可能会导致瞬时短路（例如上下管同时导通）。

　　COM 事件（换相事件）是 STM32 高级定时器（如 TIM1/TIM8）在 电机控制（BLDC/PMSM） 中的关键功能，主要用于 安全切换 PWM 输出状态，避免硬件冲突（如上下管直通）。
　　1.1、核心作用：安全换相
　　在无刷直流电机（BLDC） 或 永磁同步电机（PMSM） 控制中，换相（Commutation）是指切换电机绕组的通电顺序，使转子持续旋转。

　　当触发 COM 事件时，定时器硬件会在 下一个 PWM 周期开始时 同步更新所有 PWM 通道的配置（包括使能状态、占空比、极性等），确保换相过程中不会出现上下管直通（Shoot-Through）。
　　COM 事件的作用是确保 PWM 输出的同步更新，防止以下问题：
　　　　上下管直通（Shoot-Through）：高侧和低侧 MOS 管同时导通，导致短路烧毁驱动电路。
　　　　PWM 信号不同步：直接修改 PWM 占空比或通道使能可能导致信号跳变不一致，引起电流震荡或电机抖动。

　　如果没有 COM 事件：
　　　　直接修改 PWM 寄存器可能会立即生效，导致：
　　　　　　当前 PWM 周期内出现电平冲突（如高侧和低侧 MOSFET 短暂同时导通）。
　　　　　　电机驱动电路损坏或电流尖峰。
　　1.2、COM 事件的工作机制
　　（1）硬件同步更新
　　　　STM32 高级定时器（TIM1/TIM8）支持 影子寄存器（Shadow Register） 和 预装载（Preload） 功能。
　　　　当 COM 事件触发时，所有待更新的 PWM 配置（如 CCRx 占空比、通道使能状态、死区时间等）会在 下一个 PWM 周期开始时 同步生效，而不是立即修改。
　　（2）避免 PWM 信号冲突
　　　　无 COM 事件：直接修改 CCRx 或 CHx 使能状态可能导致 PWM 信号在 当前周期中间 跳变，可能引起：
　　　　　　高侧和低侧 MOS 管短暂同时导通（直通）。
　　　　　　电机相电流突变，导致转矩波动或噪声。
　　　　有 COM 事件：所有 PWM 修改会在 下一个周期边界 统一生效，确保换相安全。

　　1.3、典型应用场景
　　（1）六步换相（BLDC 控制）
　　　　霍尔传感器检测转子位置，触发换相。
　　　　硬件自动换相（HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent + TIM_COMMUTATION_TRGI）：
　　　　　　定时器自动管理 COM 事件，无需软件干预。
　　　　　　软件换相（手动调用 HAL_TIM_GenerateEvent）：
　　　　　　需显式触发 COM 事件，确保 PWM 同步更新。
　　（2）FOC（磁场定向控制）
　　　　在 PMSM 控制中，COM 事件用于同步更新 PWM 占空比（CCRx），确保电流采样和 PWM 调制对齐。
　　1.4、代码示例分析

// 修改 PWM 占空比和通道使能
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimx_BLDCM, TIM_CHANNEL_1, duty);
HAL_TIM_PWM_Start(&htimx_BLDCM, TIM_CHANNEL_1);
通过 HAL_TIM_PWM_Start/Stop 和 __HAL_TIM_SET_COMPARE 修改了 PWM 通道的开关状态和占空比，但这些修改默认是异步的（可能立即生效，取决于定时器的配置）。
// 触发 COM 事件，同步更新 PWM 状态
HAL_TIM_GenerateEvent(&htimx_BLDCM, TIM_EVENTSOURCE_COM);
为什么需要 HAL_TIM_GenerateEvent？
即使已经修改了 PWM 参数，这些修改可能 不会立即生效（取决于 ARPE 预装载配置）。
COM 事件强制同步，确保所有 PWM 修改在下一个周期安全生效。
HAL_TIM_GenerateEvent(&htimx_BLDCM, TIM_EVENTSOURCE_COM) 会强制定时器在 下一个 PWM 周期边界 同步应用所有 pending 的配置变更，确保：
　　新的 PWM 状态（如通道 1 开启、通道 3 关闭）同时生效。
　　死区时间（Dead Time）被正确插入，避免上下管直通。

　　1.5、硬件换相 vs. 软件换相
　　硬件自动换相（如 HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent + 霍尔传感器触发）：
　　　　硬件会自动管理 COM 事件，无需手动调用 HAL_TIM_GenerateEvent。
　　软件手动换相（如你的代码）：
　　　　需要 显式触发 COM 事件，因为软件直接操作 PWM 寄存器时，硬件无法自动同步状态。

　　1.6、为什么已经换向了还要触发 COM 事件
　　因为 HAL_TIM_PWM_Start/Stop 和 __HAL_TIM_SET_COMPARE 只是修改了寄存器的值，而 COM 事件是让这些修改安全生效的同步信号。
　　类似于“提交”操作，确保所有变更在下一个 PWM 周期开始时同时应用。
　　如果不触发 COM 事件：换相可能会在 PWM 周期中间生效，导致驱动电路异常或电机抖动。

　　1.7、硬件触发 COM 事件的生成时机
　　（1）霍尔信号边沿检测
　　　　霍尔传感器（H1/H2/H3）的信号通过 定时器的输入捕获（TIMx_IC） 或 外部中断（EXTI） 被检测到。
　　　　当 霍尔信号状态变化（例如 001 → 011）时，定时器会检测到 跳变沿（上升沿/下降沿）。
　　（2）触发信号（TRGI）生成
　　　　霍尔信号的变化会被映射到定时器的 内部触发输入（TIxFPx 或 ITRx），例如：
　　　　如果霍尔传感器连接至 TIMx_CH1/CH2/CH3，则霍尔跳变会触发 TI1FP1/TI2FP2/TI3FP3。
　　　　如果使用 TIMx_ETR 引脚，则可通过外部信号触发。
　　（3）硬件自动触发 COM 事件
　　　　当 TRGI 信号有效 时，定时器硬件会自动：
　　　　　　锁存当前的霍尔状态（存储到 TIMx_CCRx 或 TIMx_SMCR）。
　　　　　　生成 COM 事件（TIM_EVENTSOURCE_COM）。
　　　　　　在下一个 PWM 周期边界 同步更新 PWM 输出（避免直通）。

　　1.8、COM事件的执行顺序

　　在 STM32 的 硬件触发换相（Hardware Commutation） 模式下，当 COM 事件配置为硬件触发（TIM_COMMUTATION_TRGI） 并与 霍尔传感器触发 连接时，事件的执行顺序如下：
　　1.8.1、关键执行顺序
　　（1）霍尔信号跳变触发硬件中断
　　　　霍尔传感器信号变化（例如 H1/H2/H3 从 001 → 011）。
　　　　定时器输入捕获（IC）检测到跳变，触发 HAL_TIM_IC_CaptureCallback 中断。
　　（2）硬件自动生成 COM 事件
　　　　在 HAL_TIM_IC_CaptureCallback 执行之前，硬件会 先自动生成 COM 事件（如果配置了 TIM_COMMUTATION_TRGI）。
　　　　COM 事件会在 下一个 PWM 周期边界 同步更新 PWM 输出（避免上下管直通）。
　　（3）进入 HAL_TIM_IC_CaptureCallback 执行换相控制
　　　　在 COM 事件 已生成但未生效（等待 PWM 周期边界）时，CPU 会执行 HAL_TIM_IC_CaptureCallback，进行换相逻辑处理（如计算新占空比、更新 CCRx 等）。
　　（4）PWM 同步更新
　　　　在 下一个 PWM 周期开始时，硬件会自动应用 COM 事件，同步更新所有 PWM 通道状态（占空比、使能/关闭等）。

　　1.8.2、关键点

　　COM 事件优先于中断回调
　　　　硬件检测到霍尔跳变后，先生成 COM 事件，再进入 HAL_TIM_IC_CaptureCallback。
　　　　确保 PWM 状态变更的同步性，避免换相过程中的信号冲突。
　　PWM 更新时机
　　　　COM 事件触发的 PWM 更新 不会立即生效，而是在 下一个 PWM 周期边界 同步应用。
　　　　在 HAL_TIM_IC_CaptureCallback 中修改的 CCRx 也会在同一个周期边界生效（需使能 ARPE 预装载）。

　　1.9、关键配置选项

　　1.10、总结
　　COM 事件 = PWM 同步更新机制，确保换相安全，避免硬件冲突（如上下管直通）。
　　必须使用 COM 事件的场景：
　　　　手动修改 PWM 占空比或通道使能时（如六步换相）。
　　　　需要避免上下管直通的场合（如 BLDC 驱动）。
　　　　硬件自动换相（如霍尔触发） 可省去手动触发 COM 事件，但需正确配置定时器。
　　　　通过合理使用 COM 事件，可以显著提高电机控制的可靠性和稳定性。

2、定时器内部触发的触发源，硬件触发COM事件

　　TIM1 和 TIM8 从模式控制寄存器 (TIMx_SMCR)
　　TIM1&TIM8 slave mode control register
　　偏移地址： 0x08
　　复位值： 0x0000

　　从定时器响应，主定时器触发com事件。

3、配置COM事件（HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent）

　　HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent 是 STM32 HAL库中的一个函数，主要用于配置定时器的换相事件（Commutation Event），这在电机控制应用中特别重要。
　　3.1、主要功能
　　换相事件配置：
　　　　设置定时器在特定时刻产生换相信号
　　　　用于控制无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）的换相时序
　　硬件自动换相：
　　　　允许定时器硬件自动管理电机换相过程
　　　　减少CPU干预，提高换相精度和实时性
　　相关功能配置：
　　　　配置换相预装功能
　　　　设置换相延迟
　　　　管理换相中断和DMA请求
　　3.2、典型应用场景
　　该函数通常用于：
　　　　六步换相控制的无刷电机驱动
　　　　需要精确时序控制的功率电子应用
　　　　需要硬件自动换相功能的高级电机控制

HAL_StatusTypeDef HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent(
TIM_HandleTypeDef *htim,
uint32_t InputTrigger,
uint32_t CommutationSource
);
参数说明：
htim：定时器句柄指针
InputTrigger：输入触发源选择
CommutationSource：换相源选择（内部或外部）

　　这个函数是STM32高级定时器（如TIM1、TIM8等）特有的功能，标准定时器通常不支持此功能。

　　3.3、换相源选择

　　配置 HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent 函数时，TIM_COMMUTATION_TRGI 和 TIM_COMMUTATION_SOFTWARE 是两种不同的换相触发方式，主要区别如下：
　　（1） TIM_COMMUTATION_TRGI（硬件触发换相）
　　　　特点
　　　　外部信号触发：换相事件由外部输入信号（如霍尔传感器、编码器或外部中断）触发。
　　　　自动响应：定时器硬件自动检测触发信号（TRGI），并立即执行换相，无需 CPU 干预。
　　　　低延迟：由于是硬件触发，换相响应速度快，适用于高速电机控制。
　　　　适用于传感器控制：常用于无刷直流电机（BLDC）的霍尔传感器换相或编码器反馈控制。

　　　　配置方式

HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent(
&htim1, // 定时器句柄（如 TIM1, TIM8）
TIM_TS_ITR2, // 输入触发源（如内部触发 ITRx 或外部引脚 TIx）
TIM_COMMUTATION_TRGI // 换相触发方式：硬件触发
);

　　输入触发源（InputTrigger）需正确配置，如：

TIM_TS_ITR0~TIM_TS_ITR3（内部触发，来自其他定时器）
TIM_TS_TI1F_ED（外部引脚 TI1 边沿检测）
TIM_TS_TI2FP2（外部引脚 TI2 滤波后信号）

　　（2）TIM_COMMUTATION_SOFTWARE（软件触发换相）
　　　　特点
　　　　软件控制：换相事件由软件调用 HAL_TIMEx_CommutationEvent() 触发。
　　　　灵活性高：换相时机完全由程序控制，适用于开环控制或复杂算法（如 FOC）。
　　　　依赖 CPU：需要 CPU 参与，可能引入微小延迟，不适合超高速电机。
　　　　适用于无传感器控制：如通过反电动势（BEMF）检测的软件换相。
　　　　配置方式

HAL_TIMEx_ConfigCommutationEvent(
&htim1, // 定时器句柄
TIM_TS_NONE, // 软件触发时无硬件触发源，触发源不起作用，可以是任意的
TIM_COMMUTATION_SOFTWARE // 换相触发方式：软件触发
);

　　使用时需手动触发换相：

HAL_TIMEx_CommutationEvent(&htim1); // 软件触发换相

　　3.4、如何选择？
　　高速 BLDC 电机（如无人机电调）→ TIM_COMMUTATION_TRGI（硬件触发，低延迟）。
　　无传感器 FOC 控制（如变频器）→ TIM_COMMUTATION_SOFTWARE（灵活控制换相时机）。
　　混合模式：某些应用可能同时使用两种方式，如硬件触发为主，软件触发用于故障恢复。