无刷电机学习
转眼间已经工作好几个月了。上了班后才知道学习时间只能抽空去搞。忙里偷闲学习下电机控制。学习参照的是正点原子的直流无刷电机驱动教程。
直流无刷电机学习
直流无刷电机（BLDC）是指无电刷和换向器的电机，又称无换向器电机。
有刷电机原理：
从上图中可以看到无刷电机和有刷电机的定子和转子是相反的。无刷电机的定子是线圈。转子是永磁体。有刷电机的话定子是永磁体，转子是线圈，这是其中一个区别。并且有刷电机还多了换向器和电刷这两个结构。具体作用如下:
换向器切换线圈中电流的流向，反转磁极的方向，使其始终向右旋转。电刷向与轴一同旋转的换向器供电。
可以详细看该图：
简化版可以看上图，上图的换向器可以看做铜片1和铜片2组成，刚开始电流方向是从铜片1->铜片2.因此根据右手定则，可以得到里面线圈的磁场方向。因此顺时针转动带动换向器转动。进而铜片2和铜片1交换方向。电流在线圈的流向发生改变。因此NS再次调转。从而可以持续不断地转动。
如果上述理解不清楚的话也可以用左手定则：
我们可以把有刷简化为下面这两幅图：
序号1为初始状态，左手定则可以看出左边受力向上，右边受力向下。因此顺时针。
旋转180度后，由于换向器的作用，D和C交换了位置。此时根据左手定则受到的力依旧没发生变化。因此继续顺时针旋转。这就是换向器的作用。想要反转，就改变电流方向。
无刷电机原理：
无刷电机分类：
分为方波驱动和正弦波驱动。方波驱动的又分为外转子和内转子BLDC。正弦波驱动的为永磁同步PMSM。前两幅图分别为内转子和外转子BLDC。第三个图为永磁同步电机。
BLDC和PMSM的不同点：
其中集中绕组和分布绕组具体如下图：
并且BLDC是绕组两两导通，PMSM是三组一起导通。
无刷电机的主要参数
极对数
定义：转子磁铁NS级的对数，它和电机旋转速度密切相关， 关系为：电角速度（电子速度 ）= 电机实际机械速度 × 极对数。电角速度单位一般是弧度/秒，电机实际机械速度单位常用转/分钟（RPM）。
举例：假设有一台无刷直流电机，其极对数为3。如果电机实际转速是1000RPM，将其换算为弧度/秒（1RPM = 2π/60 弧度/秒） ，1000RPM对应的机械角速度是\(1000\times\frac{2\pi}{60}=\frac{100\pi}{3}\)弧度/秒 ，那么电角速度就是\(\frac{100\pi}{3}× 3 = 100\pi\) 弧度/秒。在交流电机的旋转磁场理论中，极对数决定了旋转磁场的转速，极对数越多，在相同电频率下，电机实际转速就越低。
KV值
定义：表示电机在单位电压下的空载转速，单位是RPM/V（转/分钟/伏特） ，电机转速 = KV值×工作电压。KV值越大，意味着在相同工作电压下，电机转速越大。
举例：有一款航模电机，它的KV值是2200。当给它提供11.1V的锂电池（常见航模电池电压）时，根据公式可算出电机的空载转速为 2200×11.1 = 24420RPM。也就是说，这款电机在11.1V电压下，每分钟可以空转24420圈 。如果换用7.4V的电池，那空载转速就是2200×7.4 = 16280RPM。
额定转速
定义：电机在额定电流下的空载转速，通常单位用RPM（转/分钟）表示。它是衡量电机在标准工作条件下的转动快慢的参数。额定电流是指电机长时间正常运行时，允许通过的最大电流值。
举例：一台小型直流电动机，其额定电流为2A，额定转速标注为3000RPM。这就意味着，当这台电机接入合适的电源，并且通过它的电流稳定在2A ，没有机械负载（空载）的情况下，它每分钟会转动3000圈。如果实际运行电流偏离额定电流，电机转速可能会发生变化，比如电流过大，电机可能发热严重甚至转速下降；电流过小，电机可能无法达到额定转速。
转矩
定义：电机中转子产生的可以带动机械负载的驱动力矩，通常单位为牛·米（N·m）。转矩反映了电机带动负载的能力，转矩越大，电机能带动的负载就越重。
举例：以电动螺丝刀为例，一款电动螺丝刀电机的转矩是5N·m 。在拧螺丝时，如果螺丝受到的阻力矩小于5N·m，电机就能轻松带动螺丝刀头将螺丝拧紧；但如果螺丝生锈等原因导致阻力矩增大到超过5N·m ，电机就可能带不动螺丝刀头，出现拧不动螺丝的情况。再比如电动汽车，电机转矩大，就能在起步和加速时提供更强的动力，快速提升车速 ，并且能适应爬坡等需要较大驱动力的工况。
用的是正点原子的无刷电机：
引脚定义如下：
无刷电机驱动原理
需要对无刷电机内部结构图进行简化：
因此从上图可以看到最终简化出来的模型：
我们可以看到UVW两两通电有这些组合。一共包含6种。
看到这里大家可能会有疑问：
为啥红色箭头指的方向就是电机转轴在的位置呢。下面我来画图分析一下：
可以看出来，在该位置达到稳定，因此电机转轴对应该位置。同理可以分析出来这6种组合的情况。
因此有以下六种情况：
- 给 U 接 24V、V 悬空、W 接 GND，此时电机的转轴对应上图(1)的转子位置。
- 在上一步的基础上修改接线方式，给 U 接 24V、V 接 GND、W 悬空，此时电机的转轴对
应上图(2)的转子位置，相较于(1)旋转了一个角度。 - 在 2.的基础上继续修改接线方式，U 悬空，V 接 GND，W 接 24V，此时对应(3)。
- 在 3.的基础上继续修改接线方式，U 接 GND，V 悬空，W 接 24V，此时对应(4)。
- 在 4.的基础上继续修改接线方式，U 接 GND，V 接 24V，W 悬空，此时对应(5)。
- 在 5.的基础上继续修改接线方式，U 悬空，V 接 24V，W 接 GND，此时对应(6)。
同样的，如果顺序相反则无刷电机会反向旋转。同步进电机类似，实际上步进电机也算
是无刷电机，所以无刷电机也会存在步进电机那样的问题，即丢步，原因也是定子产生的磁
场没有来得及改变转子的位置，详细原因如下：
- 指令太急：无刷电机靠控制器发信号来改变定子磁场，实现换相转动。要是给控制器的换相指令发得太快，就像一直催一个人做事，它处理不过来，没办法及时发出下一次换相指令，电机就没法按预想的换相。
- 手脚太慢：电机里的一些电子零件，比如MOSFET ，它们在接通和断开电流的时候需要一点时间。要是换相指令变得太快，这些零件还没准备好，就会影响定子磁场正常建立，导致磁场没法及时推动转子。
- 太胖刹不住：无刷电机的转子有一定重量，就像一个胖人跑起来后很难马上停下或者转向一样，转子也有惯性。当我们突然要求它改变转动方向或者速度，它没办法一下子就跟上定子磁场的变化。
- 背的东西太重：要是电机带动的东西太重了，超过了它的能力范围，电机就很难按我们希望的那样转动。比如电机拉一辆超载的车，在换相的时候，就没力气把车拉动到该去的位置。
- 电流拖后腿：无刷电机定子绕组有电感特性，就像水流过弯弯曲曲的管道会受到阻碍一样，电流变化也会被电感阻碍。这样一来，定子磁场想要改变强度和方向，就没办法一下子完成。在快速换相的时候，新磁场不能马上到位，也就没法好好推动转子。
- 磁性“迟钝”：电机里的磁性材料有点“迟钝”，也就是磁滞现象。当我们想改变定子绕组的电流来改变磁场时 ，磁性材料不能马上跟着变，实际产生的磁场和我们想要的不一样，就影响了对转子的驱动。
- 有人捣乱：无刷电机工作的环境里，可能有一些设备会产生电磁干扰，就像有人在旁边大声喧哗影响你学习一样，这些干扰会影响控制器正常工作，让控制信号出错或者延迟，定子磁场就没法准确控制转子。
- 自身不稳：要是无刷电机的控制系统设计得不好，比如调节速度或者位置的参数没设置对，系统就会像走路不稳的人一样，摇摇晃晃或者反应慢半拍，定子磁场和转子位置就没办法配合好，出现丢步情况。
无刷电机驱动电路
从无刷电机的驱动原理我们可以得到：U相 V相 W相在6种状态中有时候需要接正极，有时候需要接负极。因此需要能够简单方便控制三相极性的切换。因此使用三相逆变电路来实现。
所谓的三相逆变电路就是由三个半桥构成的电路，图 21.2.9 中的 A+与 A-为一个半桥，
B+与 B-以及 C+与 C-各自又为一个半桥，共三个半桥；这三个半桥各自控制对应的 A、B、
C 三相绕组；当控制 A 的上桥臂 A+导通时，此时 A 相绕组接到电源正，当控制 B 的下桥臂
B-导通时，此时 B 相绕组接到电源负，所以此时电流由 A 流向 B。
所以想要控制绕组的极性，只需要控制绕组对应半桥的“上桥臂导通”或者“下桥臂导
通”就可以实现控制该相连接至“正极”或者“负极”了，但是要注意不可以同侧半桥上下
桥臂同时导通，会短路，烧毁电机！因此为了实现6步控制，如下图所示：
但是上述这种方式相当于直接把电源电压加在了电机上，电机速度一下子飙升到最大。所以一般实际控制我们都是采用PWM去控制。因为PWM可以控制占空比的大小，占空比的大小决定进入电机实际能量的多少。因此可以通过改变占空比控制转子扭矩和转速。
并且我们看出来一个周期有六个状态，所以每个相位对应60电角度。这个是由于无刷电机的机械结构所决定的。
通常使用 PWM 控制直流无刷电机的常见方法有 5 种，分别是： PWM – ON、ON–PWM、H_ON – L_PWM 、H_PWM – L_ON、H_PWM – L_PWM。且均是电机处于 120°的运行方式下进行的。这里的120度指的是电角度。
不同的控制方式在性能上有不同的效果，针对实际的应用场合可以多尝试多种调制方式，然后选择最优调制方式，一般认为：单极性调制转矩波动更小，双极性调制转矩波动较大。我们例程依据我们的驱动硬件所使用的是 H_PWM – L_ON 的驱动方式。
霍尔传感器位置确认以及分析
从上图中我们可以看到有三个霍尔传感器确认当前电机的位置。霍尔期间输出高低电平。 具体对应电平对应位置如下：
首先分析转子受力转动需要了解一个公式：
公式 P = F·v·cosθ 是关键（这里可以理解为 “力矩效率” 的简化逻辑）：
- F：电机产生的 “合成磁力”（可以想象成拉着转子转的 “看不见的绳子”）。
- v：转子转动的线速度（不重要，重点看后面）。
- θ：合成磁力（F）与转子磁场方向的夹角。
当 θ=90° 时，cos90°=1，此时 “拉力” 的效率最高 —— 就像拉车时，“横着拉”（垂直于车的运动方向的反方向）比 “斜着拉” 更省力、劲儿用得更足。对电机来说，就是合成磁力与转子磁场呈 90° 时，转动效率最高、力矩最稳。
我们可以发现三个霍尔传感器安装的时候会存在误差。比如现在在区域1，可能位于区域1的最左边，也可能位于区域1的最右边，因此存在0-60°的角度误差。因为 “看不准角度”，电机没法让合成磁力始终和转子保持 90°，只能 “凑活” 选一个固定方向：假设扇区 1 是 “0°~60°” 电角度（转子在这个范围内转动），理想的合成磁力方向应该 “跟着转子动”（比如转子在 0° 时磁力在 90°，转子在 30° 时磁力在 120°，始终保持 90° 夹角）。霍尔传感器只能识别 “在扇区 1”，所以电机只能固定一个方向 ——120° 方向。
-
当转子在扇区 1 的0° 时：合成磁力在 120°，夹角是 120°（cos120°=-0.5，效率低）；
-
当转子在扇区 1 的30° 时：合成磁力在 120°，夹角是 90°（cos90°=1，效率最高）；
-
当转子在扇区 1 的60° 时：合成磁力在 120°，夹角是 60°（cos60°=0.5，效率中等）。
在整个扇区 1 里，“拉力夹角” 在 60°~120° 之间来回变，导致力矩一会儿大、一会儿小—— 这就是 “力矩抖动” 的原因。
选取合成磁场方向与当前区域0度边界为120度是当前的最优解。在扇区 1（转子角度 0°~60°），电机受限于霍尔传感器只能提供 “扇区级” 的模糊位置信息（无法知道转子在扇区内的精确角度），所以只能选择一个固定的合成磁力方向。此时选择 120° 方向，主要是基于以下两点考虑：
- 最大化平均效率：这个方向能让扇区内 “拉力夹角” 的平均值更接近理想的 90°。对比你提到的另一个可选方向 90°（W+ V- U 悬空），120° 方向的合成磁力本身更强，即便夹角在 60°~120° 波动，其产生的平均力矩和效率也高于 90° 方向（后者磁力弱，即便夹角理想，实际出力也更小）。
- 避免 “反向出力”：如果选择的合成磁力方向太偏（比如小于 60°），当转子角度接近 60° 时，夹角可能小于 0°（即磁力方向与转子转动方向相反），会产生 “制动力”，这是绝对要避免的。120° 方向能确保整个扇区内夹角始终为正（60°~120°），出力方向始终与转子转动方向一致。
不同厂家生产的电机霍尔传感器位置可能不一样，因此需要厂家会给出真值表，根据真值表去控制UVW的开启和关闭即可。
上述真值表对应的控制电路图如下图所示：
所以读取霍尔传感器的值，给对应的 U V W 相导通即可。
由实际机械角度可以进一步引出电角度这个概念。这里我们需要进一步区分下这两个概念：
- 机械角度：指的是电机转子在空间上旋转的角度，以圆周为360° 来度量。比如，电机转子从初始位置转动了半圈，那机械角度就是180°。
- 电角度：是基于电机磁场变化周期来定义的角度。对于一个具有 ( p ) 对极的电机，当转子旋转一周（机械角度360° ）时，电机内部的磁场会经历 ( p ) 个完整的变化周期。我们把磁场变化一个周期所对应的角度定义为360° 电角度。
补充，机械角度是指电机转子的旋转角度，电角度是指磁场的旋转角度，它们的关系式满足：电角度 = 机械角度 * 极对数。
换言之理解就是三相电机的结构120度排列，导致会有6个磁场状态。而一个完整的磁场变化就是360度电角度，因此每个磁场状态下对应的电角度为60电角度。而实际对应的机械角度跟磁对极有关系。所以一个状态到一个状态某个相导通时间一定为120电角度。
三相电机的定子上，A、B、C 三个绕组就像三个 “磁场发生器”，它们不是乱摆的，而是按 120° 的间隔均匀分布在圆周上，就像钟表上 12 点、4 点、8 点的位置那样错开。正是这种 “120° 排兵布阵” 的结构，为后续产生不同方向的磁场打下了基础。
要让电机转起来，得给这三个绕组轮流通电。最常见的通电方式是 “六步一循环”：先给 A 和 B 通，再给 B 和 C 通，接着给 C 和 A 通，然后反过来给 B 和 A 通、C 和 B 通、A 和 C 通，这六步下来，就能让定子产生的磁场完整转一圈 —— 而磁场转一圈，就是一个 “360° 电角度” 的完整变化。
既然 6 步对应 360° 电角度，那每一步（也就是每一个磁场状态）持续的电角度自然就是 360÷6=60°。
再看单个绕组的通电时间：比如 A 相，在这六步里只参与其中两步（A 和 B 通、A 和 C 通），每步 60°，加起来就是 120° 电角度 —— 所以说每个绕组一次导通的时间就是 120° 电角度。
至于 “机械角度”，就看电机转子上的磁极对数了。比如 2 极电机（1 对磁极），磁场转 1 圈（360° 电角度），转子也跟着转 1 圈（360° 机械角度）；要是 4 极电机（2 对磁极），磁场转 1 圈，转子只转半圈（180° 机械角度）。简单说就是：电机磁极对数越多，同样的电角度变化，转子实际转的机械角度就越小。
举例说明：
- 假设有一台2极（也就是1对极， ( p = 1 ) ）的电机，当转子旋转的机械角度 ( \theta_m = 90° ) 时，根据上述公式，电角度 ( \theta_e = 1×90° = 90° ) ，此时机械角度和电角度相等。
- 再看一台4极（ ( p = 2 ) ）的电机，当转子旋转的机械角度 ( \theta_m = 90° ) 时 ，电角度 ( \theta_e = 2×90° = 180° ) ，也就是说在这台电机里，转子机械角度旋转90° ，但磁场变化了半个周期，电角度是180° 。
这个参数在计算速度大有作用。至于如何计算后面再说。
因此有刷电机的整体框图为：
正点原子无刷电机驱动电路介绍
上述为无刷电机的基本参数。我们可以看出这是4磁极数的电机。
下面来看下正点原子的无刷电机驱动电路：
MOS管定义
首先需要了解MOS管的基本构造，下图为MOS管三极的具体定义。
驱动电路MOS导通原理
接下来需要了解下如何导通高端MOSFET和低端MOSFET的原理：
高端MOS管中充电电容存在的原理
并且我们可以发现高端Q1和低端Q1有一个充电电容的区别。对于下图中来说，C11就是该电容。
具体作用如下：C11 存在的意义，是给源极电位不固定（飘移） 的高端 MOSFET（Q1），提供一个 “随源极同步变化的栅极驱动电压”，确保 G-S 极始终有足够压差（＞阈值电压）。具体原理为：
第一步：低端 MOSFET（Q2）导通 → 自举电容 C11 “充电”
当 IR2110 的 LO 引脚输出高电平，低端 MOSFET Q2 导通。此时，Q2 的漏极（D）和源极（S）导通，电流路径：VCC11 → D1（DSK110） → VB 引脚 → C11 正极 → C11 负极 → VS 引脚 → Q2 的 D 极 → Q2 的 S 极 → 地。这一路电流给 C11 充电，直到 C11 两端电压接近 VCC11（比如 VCC11 是 15V，C11 就充到～15V）。
第二步：低端 MOSFET（Q2）截止 → 高端 MOSFET（Q1）需要导通 → 自举电容 C11 “放电供电”
当 IR2110 的 HO 引脚输出高电平，需要导通高端 MOSFET Q1 时：Q2 先截止（LO 引脚变低），Q1 准备导通。此时，电机绕组（Motor U）的电位开始变化，但自举电容 C11 的正极（连 VB）通过 IR2110 内部电路，连接到 Q1 的栅极（G）；C11 的负极（连 VS），则连接到 Q1 的源极（S）（因为 VS 引脚直接连 Q1 的 S 极）。由于 C11 之前充了电（比如 15V），此时它会 “放电”，在 Q1 的 G、S 极之间提供电压：C11 正极（高电位） → Q1 的 G 极 → Q1 的 S 极 → C11 负极（低电位）。这就相当于，给 Q1 的 G、S 极加了一个 “随源极电位飘移的压差”（因为 C11 的负极连 Q1 的 S 极，S 极电位怎么变，C11 的压差都能 “跟着补”）。等效并联到高端 MOSFET 的 G-S 极两端。这种连接让 C11 的电压差直接成为 G-S 驱动电压，再加上电容 “电压不能突变” 的特性，无论 S 极电位怎么飘，G-S 压差都能稳定保持，所以高端 MOSFET 总能导通。
有感方波驱动：
使用的是正点原子的驱动板。无刷电机接口1的原理图如下：
实现的功能：
- 按键Key0一次加速旋转，按一次key1减速旋转，按下key2则停止旋转。
- LED0作为程序运行状态指示灯，闪烁周期200ms。
我们例程依据我们的驱动硬件所使用的是 H_PWM – L_ON 的驱动方式。所以要有三路PWM信号去负责导通三个上桥臂：L-ON是一直导通，所以用普通IO口去控制就可以。所以用到的定时器资源有以下这些：
- TIM1_CH1：PA8
- TIM1_CH2：PA9
- TIM1_CH3：PA10
- 普通IO口：PB13\14\15
还需要使能引脚控制电机开启和关闭，选取的引脚的为：SHDN：PF10。
因此，涉及到的IO口如下图所示：
下面来看下实际的程序：
首先我们可以思考下程序组成的大概框架部分：
程序配置：
定时器配置、GPIO配置
首先第一部分是要输出3路PWM信号。因为要先初始化定时器1以及配置对应的PWM模式。
void Mytimx_init(uint16_t arr,uint16_t psc)
{
__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();//定时器1时钟使能
g_atimx_handle.Instance = TIM1;
g_atimx_handle.Init.Prescaler = psc;
g_atimx_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
g_atimx_handle.Init.Period = arr;
g_atimx_handle.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; /* 分频因子 */
g_atimx_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;//若开启（ENABLE），修改Period的值后，需等待当前计数周期结束才会生效；关闭（DISABLE）时，修改后立即生效。PWM 模式下通常关闭，以便快速调整周期。
g_atimx_handle.Init.RepetitionCounter = 0;//重复计数器用于扩展 PWM 的周期。例如，RepetitionCounter=1时，定时器需要计数 2 个周期才会产生一次更新事件。设为 0 表示不扩展，每个计数周期都产生更新事件。
HAL_TIM_PWM_Init(&g_atimx_handle);
// 配置PWM输出模式为PWM模式1
// PWM模式1工作逻辑：计数器值 < Pulse时输出有效电平，计数器值 >= Pulse时输出无效电平
g_atimx_oc_chy_handle.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
// 设置PWM比较寄存器初始值为0（占空比初始值为0）
// 占空比计算公式：(Pulse / Period) × 100%，初始为0表示默认输出低电平
g_atimx_oc_chy_handle.Pulse = 0;
// 设置正向输出通道的极性为高电平有效
// 即PWM的有效电平为高电平，与PWM模式1配合实现：计数器值 < Pulse时输出高电平
g_atimx_oc_chy_handle.OCPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
// 设置互补输出通道的极性为高电平有效（仅高级定时器TIM1/TIM8支持互补通道）
// 互补通道用于驱动H桥的上下桥臂，与正向通道配合实现电机绕组电流方向控制
g_atimx_oc_chy_handle.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;
// 关闭快速输出模式
// 快速模式可减少延迟但关闭滤波，电机控制中优先保证信号稳定，故禁用
g_atimx_oc_chy_handle.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
// 设置正向通道在空闲状态（定时器停止工作时）的输出为复位状态（低电平）
// 防止定时器停止时电机误动作，确保MOS管处于截止状态
g_atimx_oc_chy_handle.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;
// 设置互补通道在空闲状态的输出为复位状态（低电平）
// 与正向通道空闲状态配置一致，保证上下桥臂在空闲时均截止
g_atimx_oc_chy_handle.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;
// 将上述配置应用到定时器1的通道1（对应电机U相PWM控制）
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, TIM_CHANNEL_1);
// 将上述配置应用到定时器1的通道2（对应电机V相PWM控制）
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, TIM_CHANNEL_2);
// 将上述配置应用到定时器1的通道3（对应电机W相PWM控制）
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_atimx_handle, &g_atimx_oc_chy_handle, TIM_CHANNEL_3);
/* 开启定时器通道1输出PWM */
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_1);
/* 开启定时器通道2输出PWM */
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_2);
/* 开启定时器通道3输出PWM */
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_3);
}
初始化完了定时器后，还要配置对应的输出引脚PA8、PA9、PA10。其中这个函数的命名要注意下，因为会被HAL_TIM_PWM_Init这个函数中进一步初始化对应GPIO配置。调用的函数为：HAL_TIM_PWM_MspInit。
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Init(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
/* Check the TIM handle allocation */
if (htim == NULL)
{
return HAL_ERROR;
}
/* Check the parameters */
assert_param(IS_TIM_INSTANCE(htim->Instance));
assert_param(IS_TIM_COUNTER_MODE(htim->Init.CounterMode));
assert_param(IS_TIM_CLOCKDIVISION_DIV(htim->Init.ClockDivision));
assert_param(IS_TIM_AUTORELOAD_PRELOAD(htim->Init.AutoReloadPreload));
if (htim->State == HAL_TIM_STATE_RESET)
{
/* Allocate lock resource and initialize it */
htim->Lock = HAL_UNLOCKED;
#if (USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS == 1)
/* Reset interrupt callbacks to legacy weak callbacks */
TIM_ResetCallback(htim);
if (htim->PWM_MspInitCallback == NULL)
{
htim->PWM_MspInitCallback = HAL_TIM_PWM_MspInit;
}
/* Init the low level hardware : GPIO, CLOCK, NVIC */
htim->PWM_MspInitCallback(htim);
#else
/* Init the low level hardware : GPIO, CLOCK, NVIC and DMA */
HAL_TIM_PWM_MspInit(htim);
#endif /* USE_HAL_TIM_REGISTER_CALLBACKS */
}
/* Set the TIM state */
htim->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
/* Init the base time for the PWM */
TIM_Base_SetConfig(htim->Instance, &htim->Init);
/* Initialize the DMA burst operation state */
htim->DMABurstState = HAL_DMA_BURST_STATE_READY;
/* Initialize the TIM channels state */
TIM_CHANNEL_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
TIM_CHANNEL_N_STATE_SET_ALL(htim, HAL_TIM_CHANNEL_STATE_READY);
/* Initialize the TIM state*/
htim->State = HAL_TIM_STATE_READY;
return HAL_OK;
}
因此接下来初始化GPIO的函数名字为：HAL_TIM_PWM_MspInit
void HAL_TIM_PWM_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM1)
{
// 定义GPIO初始化结构体（用于配置引脚参数）
GPIO_InitTypeDef MOTOR_GPIO_INIT;
// 使能定时器1时钟（用于生成PWM信号）
__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();
// 使能GPIOA时钟（PA8、PA9、PA10为上桥臂PWM输出引脚）
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
// 使能GPIOB时钟（PB13、PB14、PB15为下桥臂控制引脚）
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
// 配置GPIOB的3个引脚：PB13、PB14、PB15（下桥臂控制引脚）
MOTOR_GPIO_INIT.Pin = GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15; // 组合多个引脚
MOTOR_GPIO_INIT.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉（驱动MOS管无需上下拉）
MOTOR_GPIO_INIT.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 高速输出（快速响应控制信号）
MOTOR_GPIO_INIT.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出模式（可输出高低电平驱动MOS管）
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &MOTOR_GPIO_INIT); // 初始化GPIOB的下桥臂引脚
// 重新配置GPIOA的3个引脚：PA8、PA9、PA10（上桥臂PWM输出引脚）
MOTOR_GPIO_INIT.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10; // 组合多个引脚
MOTOR_GPIO_INIT.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出（用于定时器PWM输出）
MOTOR_GPIO_INIT.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉下拉（PWM信号无需上下拉）
MOTOR_GPIO_INIT.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速输出（匹配PWM高频特性）
MOTOR_GPIO_INIT.Alternate = GPIO_AF1_TIM1; // 复用为TIM1功能（PA8/9/10对应TIM1_CH1/2/3）
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &MOTOR_GPIO_INIT); // 初始化GPIOA的上桥臂PWM引脚
// 配置定时器1更新中断优先级（抢占优先级2，子优先级2）
HAL_NVIC_SetPriority(TIM1_UP_TIM10_IRQn, 2, 2);
// 使能定时器1更新中断
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM1_UP_TIM10_IRQn);
}
}
六步换向、霍尔状态读取功能、电机开启停止功能：
首先要想知道此时电机转子位于哪个位置，需要去读取霍尔传感器此时的状态，霍尔传感器U、V、W三相对应接入的引脚为：PH10、PH11、PH12。获得霍尔传感器的状态其实就是读取高低电平。
首先进行霍尔引脚的初始化，这里设置为输入模式，并且默认上拉，不然就是未知的电平状态。读取霍尔状态的话是把每个引脚的高低电平进行拼接。比如霍尔U对应引脚PH10，所以放在第一位也就是与0x01(对应二进制为：0000 0001)进行或运算。霍尔V对应引脚PH11，对应第二位，所以和0x02(对应二进制为：0000 0010)。霍尔W对应的引脚为PH12，对应第三位(对应二进制为：0000 0100)，也就是对应0x04。这样的话就可以与表里的霍尔值直接对应上
void hall_gpio_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
/* 霍尔通道 1 引脚初始化 */
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(HALL1_TIM_CH1_GPIO, &gpio_init_struct);
}
/**
* @brief 获取霍尔传感器引脚状态
* @param motor_id ： 电机接口号
* @retval 霍尔传感器引脚状态
*/
uint32_t hallsensor_get_state(uint8_t motor_id)
{
__IO static uint32_t state ;
state = 0;
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_10)!= GPIO_PIN_RESET)
{
state |= 0x01U;
}
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_11)!= GPIO_PIN_RESET)
{
state |= 0x02U;
}
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_12)!= GPIO_PIN_RESET)
{
state |= 0x04U;
}
return state;
}
有了霍尔状态后，我们就能够知道此时该如何给每相如何通电。接下来需要编写六步换相的实际代码：六步换相的代码可以参考表格通电顺序进行编写。我们采用的是H_PWM,L_ON。因此只需要上桥臂给占空比，这里的话也是CCR进行赋值。下桥臂是高低电平。因此给高电平打开就可以。
/**
* @brief U相上桥臂导通，V相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_uhvl(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief U相上桥臂导通，W相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_uhwl(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief V相上桥臂导通，W相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_vhwl(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief V相上桥臂导通，u相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_vhul(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief W相上桥臂导通，U相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_whul(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief W相上桥臂导通，v相下桥臂导通
* @param 无
* @retval 无
*/
void m1_whvl(void)
{
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
下面还需要能够及时关闭和开启电机：
关闭的话我们驱动电路中涉及到了shutdown引脚，因此操作这个引脚的高低电平就可以及时关闭开启芯片的工作。
/**
* @brief 关闭电机运转
* @param 无
* @retval 无
*/
#define SHUTDOWN_EN HAL_GPIO_WritePin(SHUTDOWN_PIN_GPIO,SHUTDOWN_PIN,GPIO_PIN_SET); /* 使能半桥芯片的SD引脚 */
#define SHUTDOWN_OFF HAL_GPIO_WritePin(SHUTDOWN_PIN_GPIO,SHUTDOWN_PIN,GPIO_PIN_RESET); /* 失能半桥芯片的SD引脚 */
void stop_motor1(void)
{
/* 关闭半桥芯片输出 */
SHUTDOWN_OFF;
/* 关闭PWM输出 */
HAL_TIM_PWM_Stop(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Stop(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Stop(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_3);
/* 上下桥臂全部关断 */
g_atimx_handle.Instance->CCR2 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR1 = 0;
g_atimx_handle.Instance->CCR3 = 0;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET);
}
/**
* @brief 开启电机运转
* @param 无
* @retval 无
*/
void start_motor1(void)
{
SHUTDOWN_EN;
/* 使能PWM输出 */
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Start(&g_atimx_handle,TIM_CHANNEL_3);
}
定时器回调
根据霍尔的状态导通对应的相。这里定时器回调时间为55us。回调的时间我这里理解一定要小于每个状态持续的时间，不能这个状态持续30us,你55us回调这个时候状态已经捕捉不到了。
pctr pfunclist_m1[6]=
{
&m1_uhwl, &m1_vhul, &m1_vhwl,
&m1_whvl, &m1_uhvl, &m1_whul
};
/**
* @brief TIM1和TIM10的更新中断服务函数
* @note 当TIM1或TIM10发生更新事件时，CPU会自动调用此函数
* 中断服务函数是硬件中断响应的入口点，负责将中断转交给HAL库处理
*/
void TIM1_UP_TIM10_IRQHandler(void)
{
/*
* 调用HAL库的定时器中断通用处理函数
* 参数&g_atimx_handle：指向定时器1的句柄结构体（已在初始化时绑定TIM1）
*
* 内部处理流程：
* 1. 检查中断源（确认是TIM1的更新中断）
* 2. 清除中断标志位（防止中断被重复响应）
* 3. 调用对应的中断回调函数（如周期溢出回调HAL_TIM_PeriodElapsedCallback）
*
* 在电机控制中，该函数最终会触发定时器周期中断的回调，用于实现：
* - 电机六步换向的状态切换
* - 转速检测与闭环控制
* - 定时采样电机反馈信号等
*/
HAL_TIM_IRQHandler(&g_atimx_handle);
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)/* 55us */
{
if(htim->Instance == TIM1)
{
if(g_bldc_motor1.run_flag == RUN)
{
if(g_bldc_motor1.dir == CW)
{
g_bldc_motor1.step_sta = hallsensor_get_state(MOTOR_1);
}
else//反转
{
g_bldc_motor1.step_sta = 7- hallsensor_get_state(MOTOR_1);//具体原因可以看对应表格
}
if ((g_bldc_motor1.step_sta <=6)&&(g_bldc_motor1.step_sta >=1))
{
pfunclist_m1[g_bldc_motor1.step_sta - 1]();
}
else /* 霍尔传感器错误、接触不良、断开等情况 */
{
stop_motor1();
g_bldc_motor1.run_flag = STOP;
}
}
}
}
上述功能编写完成后，就要在主函数初始化霍尔传感器、shutdowm引脚GPIO配置。以及初始化定时器。并且要实现按键key1按下占空比增加，并且占空比大于0是正传，否则是反转。key2按下占空比减小。
key = key_scan(0);
if(key == KEY0_PRES) /* 按下KEY0设置比较值+500 */
{
pwm_duty_temp += 500;
if(pwm_duty_temp >= MAX_PWM_DUTY/2) /* 限速 */
pwm_duty_temp = MAX_PWM_DUTY/2;
if(pwm_duty_temp > 0) /* 通过判断正负号设置旋转方向 */
{
g_bldc_motor1.pwm_duty = pwm_duty_temp;
g_bldc_motor1.dir = CW;
}
else
{
g_bldc_motor1.pwm_duty = -pwm_duty_temp;
g_bldc_motor1.dir = CCW;
}
g_bldc_motor1.run_flag = RUN; /* 开启运行 */
start_motor1(); /* 开启运行 */
}
else if(key == KEY1_PRES) /* 按下KEY1设置比较值-500 */
{
pwm_duty_temp -= 500;
if(pwm_duty_temp <= -MAX_PWM_DUTY/2)
pwm_duty_temp = -MAX_PWM_DUTY/2;
if(pwm_duty_temp < 0) /* 通过判断正负号设置旋转方向 */
{
g_bldc_motor1.pwm_duty = -pwm_duty_temp;
g_bldc_motor1.dir = CCW;
}
else
{
g_bldc_motor1.pwm_duty = pwm_duty_temp;
g_bldc_motor1.dir = CW;
}
g_bldc_motor1.run_flag = RUN; /* 开启运行 */
start_motor1(); /* 运行电机 */
}
else if(key == KEY2_PRES) /* 按下KEY2关闭电机 */
{
stop_motor1(); /* 停机 */
g_bldc_motor1.run_flag = STOP; /* 标记停机 */
pwm_duty_temp = 0; /* 数据清0 */
g_bldc_motor1.pwm_duty = 0;
}
delay_ms(10);
无刷电机电压温度电流采集：
三相电路采集电路分析：
上图中为U相电流采集电路。图 23.1.1.1 为 U 相电流采集电路（U、V、W 三相同理，这里只以 U 相为例），其中 R17为采样电阻（20mR），当有电流 I 流过采样电阻时，采样电阻上就会产生一个电压，电压大小为： I*0.02Ω（20mR）。我们使用 I-V 表示电流 I 经过采样电阻后形成的电压，所以 U相的电压，我们使用 I-V_U 表示。
这里使用采样电阻较小的原因为：
在U相电流采集电路中，采样电阻R17选择很小（20mR），主要有以下几个原因：
-
减少对主电路的影响 - 影响电路正常工作：在电机驱动等电路中，采样电阻是串联在主电路中的。如果采样电阻阻值较大，会在电路中产生较大的压降， 这就会使电机等负载两端的实际电压低于电源电压，影响负载的正常工作，导致电机转速不稳定或者达不到额定转速等问题。 - 增加功率损耗：根据功率计算公式(P = I^{2}R) ，电阻越大，在相同电流下，采样电阻自身消耗的功率就越大，这不仅会造成能量浪费，还可能导致采样电阻发热严重，甚至烧毁，影响电路的可靠性和稳定性。
-
提高测量精度和线性度 - 降低非线性影响：在实际应用中，采样电阻的阻值可能会随着温度等因素发生变化。阻值较小的采样电阻，其阻值变化的绝对值相对较小，对测量结果的影响也就更小，从而能更好地保证测量的线性度。 - 适配测量电路：多数电流采集电路后续会连接运算放大器等信号处理电路。较小的采样电阻产生的电压信号较小，便于通过合适的放大倍数进行放大处理，从而可以更精确地设置放大电路参数，以适应ADC（模拟 - 数字转换器）等采集设备的输入范围，提高测量精度。
-
快速响应电流变化 - 降低时间常数：采样电阻与电路中的寄生电容等会构成一个RC电路，其时间常数
\[\tau = RC\ \]。较小的采样电阻可以使时间常数减小，从而使电路能够更快地响应电流的变化，及时采集到准确的电流信号，满足对快速变化电流信号的实时采集需求。
因为电压较小，所以需要电压放大电路后来进行AD电压的采集：
下面首先要计算上图的放大倍数：
因此根据上图推导可以得到放大倍数为：12k/(1K+1K) =6。因为AMP IU是接到ADC引脚的，所以该值是可以得到的。所以可以进一步计算出来U相电流的值。
电源电压采集电路分析：
上图为电压跟随电路。电压跟随电路的结构非常简单，仅需将运放的输出端直接反馈到反相输入端（-），输入信号接入同相输入端（+），无需额外的电阻网络（或仅需平衡电阻）。所以 1 脚输出电压 VBUS 和电阻分压的值相同，即 VBUS = POWER/(12K+12K+1K)*1K，当 ADC 采集到 VBUS 电压后就可以计算出 POWER 电压。
温度采集电路分析：
上图中也是电压跟随电路。NTC电阻与固定的4.7k电阻分压。然后接进B运放的同相输入端。所以VTEMP的电压等于VTMEP = 3.3V/(Rt+4.7K)*4.7K。通过这个电压就能反推出NTC电阻的数值大小。这里我们采用双B值法计算：
T1=1 / ( In (Rt/R0) / B + 1/T2 )，
这里的 T1 和 T2 指的是 K 度即开尔文温度，K 度 = 273.15(绝对温度) + 摄氏度；其中：
⚫ T2 ：273.15 + 25（25 摄氏度下的 K 度值）
⚫ T1 ：实际温度
⚫ Rt ：热敏电阻在 T1 温度下的阻值；
⚫ R0 ：热敏电阻在 T2 常温下的标称阻值；
⚫ B 值：热敏电阻的重要恒定参数；
其中 T1 是我们需要求解的温度值，Rt 的大小由前面的温度采集电路可以算出，其他的参数都是可以在数据手册中查找得出，代入温度求解公式即可算出T1温度值，注意该值为K度。
由于需要采集电源电压、温度因此首先需要两路ADC。然后U、V、W三相电压也需要三路ADC。所以一共需要5路ADC。
所以这一节继续在上一节的基础上去配置ADC采集的相关部分就可以了。
ADC、DMA相关知识：
下面将复习下ADC和DMA的相关知识：
ADC GPIO初始化：
首先要初始化ADC对应的引脚,其实就是将其配置为模拟输入即可。其中各个引脚对应的ADC通道可以查看对应芯片数据手册。
#define ADC_Power_Pin GPIO_PIN_1
#define ADC_Power_Port GPIOB
#define ADC_Power_CLK_Enable() do{__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();}while(0) //电源端口GPIO配置
#define ADC_Power_channel ADC_CHANNEL_9
#define ADC_Temp_Pin GPIO_PIN_0
#define ADC_Temp_Port GPIOA
#define ADC_Temp_CLK_Enable() do{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while(0) //温度端口GPIO配置
#define ADC_Temp_channel ADC_CHANNEL_0
#define ADC_MotorU_Pin GPIO_PIN_0
#define ADC_MotorU_Port GPIOB
#define ADC_MotorU_CLK_Enable() do{__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();}while(0) //电机U相配置
#define ADC_MotorU_channel ADC_CHANNEL_8
#define ADC_MotorV_Pin GPIO_PIN_6
#define ADC_MotorV_Port GPIOA
#define ADC_MotorV_CLK_Enable() do{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while(0)//电机V相GPIO配置
#define ADC_MotorV_channel ADC_CHANNEL_6
#define ADC_MotorW_Pin GPIO_PIN_3
#define ADC_MotorW_Port GPIOA
#define ADC_MotorW_CLK_Enable() do{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while(0)//电机W相GPIO配置
#define ADC_MotorW_channel ADC_CHANNEL_3
// 定义GPIO初始化结构体，并初始化为0（避免未初始化的随机值影响配置）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 使能ADC1外设的时钟（STM32外设必须先开时钟才能配置）
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
// 依次使能各个ADC通道对应的GPIO端口时钟（宏定义封装了具体GPIO的时钟使能）
ADC_Power_CLK_Enable(); // 使能"电源相关ADC通道"的GPIO时钟（如供电电压采集引脚）
ADC_Temp_CLK_Enable(); // 使能"温度相关ADC通道"的GPIO时钟（如温度传感器引脚）
ADC_MotorU_CLK_Enable(); // 使能"电机U相ADC通道"的GPIO时钟（如电机U相电流采集引脚）
ADC_MotorV_CLK_Enable(); // 使能"电机V相ADC通道"的GPIO时钟（如电机V相电流采集引脚）
ADC_MotorW_CLK_Enable(); // 使能"电机W相ADC通道"的GPIO时钟（如电机W相电流采集引脚）
/* 配置所有ADC通道的GPIO为模拟输入模式（ADC采集必须的模式） */
// 配置"电源相关ADC通道"的引脚
GPIO_InitStruct.Pin = ADC_Power_Pin; // 指定引脚（如PA0，由宏ADC_Power_Pin定义）
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; // 模式：模拟输入（ADC专用，断开数字电路）
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 上下拉：不使能（模拟输入无需上下拉，避免干扰）
HAL_GPIO_Init(ADC_Power_Port, &GPIO_InitStruct); // 应用配置到对应GPIO端口（如GPIOA）
// 配置"温度相关ADC通道"的引脚（复用结构体，仅修改Pin参数）
GPIO_InitStruct.Pin = ADC_Temp_Pin; // 切换到温度采集引脚（如PA1）
HAL_GPIO_Init(ADC_Temp_Port, &GPIO_InitStruct); // 应用到温度引脚的GPIO端口
// 配置"电机U相ADC通道"的引脚
GPIO_InitStruct.Pin = ADC_MotorU_Pin; // 切换到电机U相采集引脚（如PA2）
HAL_GPIO_Init(ADC_MotorU_Port, &GPIO_InitStruct); // 应用到U相引脚的GPIO端口
// 配置"电机V相ADC通道"的引脚
GPIO_InitStruct.Pin = ADC_MotorV_Pin; // 切换到电机V相采集引脚（如PA3）
HAL_GPIO_Init(ADC_MotorV_Port, &GPIO_InitStruct); // 应用到V相引脚的GPIO端口
// 配置"电机W相ADC通道"的引脚
GPIO_InitStruct.Pin = ADC_MotorW_Pin; // 切换到电机W相采集引脚（如PA4）
HAL_GPIO_Init(ADC_MotorW_Port, &GPIO_InitStruct); // 应用到W相引脚的GPIO端口
接下来配置ADC1的对应模块。ADC1是挂在APB2总线上的，
时钟分析：
APB2总线时钟频率可以从程序刚开始初始化的时钟看出来。PLL的核心作用：“分频→倍频”生成高频时钟,PLL的任务是将输入时钟（如外部晶振HSE）经过“分频→倍频”处理，生成远高于输入频率的时钟，供系统（SYSCLK）或外设使用。对于STM32F4系列，PLL的计算涉及4个关键参数（对应代码中的pllm、plln、pllp、pllq），其中前三者决定系统时钟（SYSCLK）的频率：
步骤1：计算PLL的“中间频率”（VCO输入频率）
PLL首先对输入时钟（HSE）进行分频，得到“压控振荡器（VCO）”的输入频率。
公式：
代入数值：
步骤2：计算PLL的“输出频率”（VCO输出频率）
VCO会将输入频率倍频，得到PLL的原始输出频率。
公式：
代入数值：
步骤3：计算系统时钟（SYSCLK）
PLL输出频率需再经过分频，得到最终的系统时钟（SYSCLK）。分频由PLLP（pllp）控制，取值为2、4、6、8，对应分频系数。
公式：
代入数值（pllp=2）：
- 分频（PLLM）：将输入时钟降到VCO的“最佳工作范围”（STM32F4要求VCO输入为
1~2MHz）。如果直接用8MHz输入VCO，倍频后可能超出VCO的稳定工作区间，导致时钟不稳定。 - 倍频（PLLN）：通过大倍数倍频，生成远高于输入的高频时钟（如336MHz），为后续分频提供“足够的频率余量”。
- 再分频（PLLP）：将PLL输出分频到系统需要的频率（如STM32F407的最高SYSCLK为
168MHz），同时保证时钟的稳定性和精度。
上述计算中：
- VCO输入为
1MHz（在1~2MHz范围内）； - PLL输出为
336MHz（≤344MHz）； - SYSCLK为
168MHz（符合最高规格）。
上图可以看出若APB2分频系数不为1的话就会乘以2，所以APB2的时钟为168MHZ。
sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); /* 设置时钟,168Mhz */
uint8_t sys_stm32_clock_init(uint32_t plln, uint32_t pllm, uint32_t pllp, uint32_t pllq)
{
HAL_StatusTypeDef ret = HAL_OK;
RCC_ClkInitTypeDef rcc_clk_init_handle;
RCC_OscInitTypeDef rcc_osc_init_handle;
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* 使能PWR时钟 */
/* 下面这个设置用来设置调压器输出电压级别，以便在器件以最大频率工作时使性能与功耗实现平衡 */
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); /* VOS = 1, Scale1, 1.2V内核电压,FLASH访问可以得到最高性能 */
/* 使能HSE，并选择HSE作为PLL时钟源，配置PLL1，开启USB时钟 */
rcc_osc_init_handle.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; /* 时钟源为HSE */
rcc_osc_init_handle.HSEState = RCC_HSE_ON; /* 打开HSE */
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; /* 打开PLL */
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; /* PLL时钟源选择HSE */
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLN = plln;
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLM = pllm;
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLP = pllp;
rcc_osc_init_handle.PLL.PLLQ = pllq;
ret = HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init_handle); /* 初始化RCC */
if(ret != HAL_OK)
{
return 1; /* 时钟初始化失败，可以在这里加入自己的处理 */
}
/* 选中PLL作为系统时钟源并且配置HCLK,PCLK1和PCLK2*/
rcc_clk_init_handle.ClockType = ( RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK \
| RCC_CLOCKTYPE_HCLK \
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 \
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
rcc_clk_init_handle.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; /* 设置系统时钟时钟源为PLL */
rcc_clk_init_handle.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; /* AHB分频系数为1 */
rcc_clk_init_handle.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; /* APB1分频系数为4 */
rcc_clk_init_handle.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; /* APB2分频系数为2 */
ret = HAL_RCC_ClockConfig(&rcc_clk_init_handle, FLASH_LATENCY_5); /* 同时设置FLASH延时周期为5WS，也就是6个CPU周期 */
if(ret != HAL_OK)
{
return 1; /* 时钟初始化失败 */
}
/* STM32F405x/407x/415x/417x Z版本的器件支持预取功能 */
if (HAL_GetREVID() == 0x1001)
{
__HAL_FLASH_PREFETCH_BUFFER_ENABLE(); /* 使能flash预取 */
}
return 0;
}
ADC配置：
ADC的时钟由下列配置可以看出来为81/4=21MHZ.并且5个点为一轮。并且设置了扫描模式和连续转换模式。扫描模式决定了可以按照顺序扫描配置的5个引脚对应的通道。连续转换模式开启后可以5个通道采集完后继续开始下一轮。并且一个单次采集转换的为ADC_SAMPLETIME_3CYCLES。
单个数据转换时间 = (采样时间周期数 + 硬件固定周期数) × ADC时钟周期
ADC时钟周期 = 1 ÷ 21MHz ≈ 47.62 纳秒（ns）
总时钟周期数 = 采样时间周期数（3） + 硬件固定周期数（12.5） = 15.5 个ADC时钟周期
所以完成一个采样点为：47.62 纳秒（ns）*15.5 = 738.11纳秒约等于0.74us。完成一轮采样为：0.74us.转换的顺序为按照rank的顺序来的。
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0}; // 定义ADC通道配置结构体，初始化为0
// 配置ADC句柄（g_adc_nch_dma_handle）的全局参数
g_adc_nch_dma_handle.Instance = USE_ADC; // 指定使用的ADC外设（如ADC1、ADC2，由USE_ADC宏定义）
g_adc_nch_dma_handle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV4; // ADC时钟分频：PCLK（外设总线时钟）÷4
g_adc_nch_dma_handle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; // ADC分辨率：12位（可采集0~4095的数值，对应0~参考电压）
g_adc_nch_dma_handle.Init.ScanConvMode = ENABLE; // 使能“扫描模式”：多通道采集时，按顺序扫描所有配置的通道
g_adc_nch_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; // 使能“连续转换模式”：一次转换完成后，自动开始下一次转换
g_adc_nch_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; // 禁用“不连续转换模式”（与连续模式互斥）
g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; // 禁用“外部触发沿”：不通过外部信号（如定时器）触发ADC
g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START; // 触发方式：软件触发（通过代码主动启动ADC转换）
g_adc_nch_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 数据对齐方式：右对齐（采集结果的低位在数据寄存器的低12位）
g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfConversion = ADC_NUM; // 配置的“转换通道总数”（由ADC_NUM宏定义，此处为5个通道）
g_adc_nch_dma_handle.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE; // 使能“DMA连续请求”：ADC转换结果自动通过DMA传输到内存，无需CPU干预
g_adc_nch_dma_handle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV; // EOC（转换完成标志）选择：序列转换完成后触发EOC（适合多通道连续采集）
HAL_ADC_Init(&g_adc_nch_dma_handle); // 应用上述全局配置，初始化ADC外设
sConfig.Channel = ADC_Power_channel;
sConfig.Rank = 1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &sConfig);
sConfig.Channel = ADC_Temp_channel;
sConfig.Rank = 2;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &sConfig);
sConfig.Channel = ADC_MotorU_channel;
sConfig.Rank = 3;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &sConfig);
sConfig.Channel = ADC_MotorV_channel;
sConfig.Rank = 4;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &sConfig);
sConfig.Channel = ADC_MotorW_channel;
sConfig.Rank = 5;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_nch_dma_handle, &sConfig);
接下来还需要配置DMA：
可以看到ADC1对应的通道为通道0;
#define ADC_DMA DMA2_Stream4
#define ADC_DMA_chanel DMA_CHANNEL_0
#define ADC_DMA_IRQN DMA2_Stream4_IRQn
#define ADC_DMA_IRQHandler DMA2_Stream4_IRQHandler
一、DMA时钟使能
```c
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
```
- **作用**：开启DMA2外设的时钟。
- **关键背景**：STM32的外设（包括DMA）默认处于时钟关闭状态（为降低功耗），**必须先使能时钟，后续的DMA配置才能生效**。
- 细节：ADC1/2通常与DMA2的特定流/通道绑定（如ADC1对应DMA2_Stream0），因此此处开启DMA2时钟（具体看芯片型号，部分低功耗型号用DMA1）。
二、DMA句柄核心参数配置
`g_dma_nch_adc_handle`是DMA的句柄结构体（`DMA_HandleTypeDef`类型），用于存储DMA的配置信息和运行状态，以下是结构体成员的详细配置：
1. 指定DMA外设实例
```c
g_dma_nch_adc_handle.Instance = ADC_DMA;
```
- **作用**：明确当前配置的是哪一个DMA流（Stream）。
- **细节**：`ADC_DMA`是宏定义（如`#define ADC_DMA DMA2_Stream0`），代表与ADC绑定的具体DMA流。STM32的DMA有多个“流”（Stream），每个流对应不同的外设请求，需根据芯片手册确认ADC对应的DMA流（如STM32F407的ADC1连续转换请求对应DMA2_Stream0）。
#### 2. 指定DMA通道
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.Channel = ADC_DMA_chanel;
```
- **作用**：选择当前DMA流对应的“通道”（Channel）。
- **关键背景**：每个DMA流可对应多个“通道”，每个通道绑定一个特定的外设请求（如ADC1、TIM1等）。
- 细节：`ADC_DMA_chanel`是宏定义（如`#define ADC_DMA_chanel DMA_CHANNEL_0`），需与ADC外设的DMA请求通道匹配（确保ADC的转换请求能正确触发该DMA通道）。
#### 3. 配置DMA传输方向
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
```
- **作用**：设置DMA数据传输的方向。
- **选项说明**：
- `DMA_PERIPH_TO_MEMORY`：外设到内存（此处“外设”是ADC的数据寄存器DR，“内存”是`g_adc_value`数组）；
- 其他方向：`DMA_MEMORY_TO_PERIPH`（内存到外设，如UART发送）、`DMA_MEMORY_TO_MEMORY`（内存到内存，如数据拷贝）。
- 适配场景：ADC采集是“外设生成数据→传入内存存储”，因此必须选此方向。
#### 4. 配置外设地址增量模式
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; /* 外设非增量模式 */
```
- **作用**：设置DMA传输时，外设地址是否自动递增。
- **逻辑解析**：
- ADC的数据寄存器（DR）是**固定地址的单寄存器**（无论多少通道，结果都写入同一个`ADC_DR`）；
- 因此无需递增外设地址（每次都读取同一个`ADC_DR`），故设为`DMA_PINC_DISABLE`（禁用增量）。
#### 5. 配置内存地址增量模式
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; /* 存储器增量模式 */
```
- **作用**：设置DMA传输时，内存地址是否自动递增。
- **逻辑解析**：
- 内存目标是`g_adc_value`数组（存储多个ADC转换结果）；
- 需让DMA每次传输后，内存地址+1（依次写入`g_adc_value[0]`→`g_adc_value[1]`→...），故设为`DMA_MINC_ENABLE`（使能增量）。
#### 6. 配置外设数据宽度
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; /* 外设数据长度:16位 */
```
- **作用**：设置外设数据的位宽（与ADC数据寄存器匹配）。
- **细节**：
- ADC是12位分辨率，转换结果存储在16位的`ADC_DR`寄存器中（右对齐，高4位无效）；
- `DMA_PDATAALIGN_HALFWORD`表示“半字”（16位），与`ADC_DR`的宽度完全匹配（若选8位会截断数据，选32位会浪费空间）。
#### 7. 配置内存数据宽度
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; /* 存储器数据长度:16位 */
```
- **作用**：设置内存中存储数据的位宽（与目标数组类型匹配）。
- **逻辑解析**：
- 目标数组`g_adc_value`通常定义为`uint16_t`类型（16位），用于存储12位的ADC结果；
- 内存与外设数据宽度保持一致（均为16位），避免数据传输错位。
#### 8. 配置DMA工作模式
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; /* 外设流控模式 */
```
- **作用**：设置DMA的传输模式（循环/非循环）。
- **关键说明**：
- `DMA_CIRCULAR`：循环模式——当DMA传输完`ADC_NUM×ADC_COLL`个数据后，**自动从内存首地址重新开始覆盖存储**，实现“无间断连续采集”；
- 对比`DMA_NORMAL`（非循环模式）：传输完指定数据后停止，需重新启动DMA才会继续采集。
- 适配场景：你的ADC配置了“连续转换模式”，因此DMA必须选循环模式，才能匹配ADC的持续输出。
#### 9. 配置DMA优先级
```c
g_dma_nch_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; /* 中等优先级 */
```
- **作用**：设置DMA流的优先级（当多个DMA流同时请求时，决定谁先执行）。
- **优先级等级**：`DMA_PRIORITY_LOW`（低）、`DMA_PRIORITY_MEDIUM`（中）、`DMA_PRIORITY_HIGH`（高）、`DMA_PRIORITY_VERY_HIGH`（极高）。
- 配置逻辑：ADC采集（如电机电流）需要一定实时性，但通常不高于电机PWM控制的DMA，因此设为中等优先级（平衡实时性和系统资源分配）。
### 三、初始化DMA外设
```c
HAL_DMA_Init(&g_dma_nch_adc_handle);
```
- **作用**：将上述配置的`g_dma_nch_adc_handle.Init`参数写入DMA的硬件寄存器，完成DMA的底层初始化。
- 本质：HAL库封装的“配置生效函数”，调用后DMA硬件才会按配置工作。
### 四、关联ADC与DMA句柄
```c
__HAL_LINKDMA(&g_adc_nch_dma_handle, DMA_Handle, g_dma_nch_adc_handle);
```
- **作用**：将ADC句柄（`g_adc_nch_dma_handle`）与DMA句柄（`g_dma_nch_adc_handle`）绑定。
- **关键意义**：
- 建立关联后，ADC的转换请求能自动触发DMA传输（无需CPU手动衔接）；
- ADC句柄中会保存DMA句柄的地址，后续`HAL_ADC_Start_DMA()`等函数可直接通过ADC句柄操作DMA。
- 语法解析：`__HAL_LINKDMA(adc_handle, dma_member, dma_handle)`——`dma_member`是ADC句柄中用于存储DMA句柄的成员（固定为`DMA_Handle`）。
### 五、配置DMA中断（可选但常用）
#### 1. 设置DMA中断优先级
```c
HAL_NVIC_SetPriority(ADC_DMA_IRQN, 2, 1);
```
- **作用**：配置DMA中断的“抢占优先级”和“子优先级”。
- **参数说明**：
- `ADC_DMA_IRQN`：DMA中断号（宏定义，如`DMA2_Stream0_IRQn`，对应配置的DMA流）；
- `2`：抢占优先级（数值越小，优先级越高，需与系统其他中断协调，如电机控制中断）；
- `1`：子优先级（抢占优先级相同时，子优先级小的先执行）。
#### 2. 使能DMA中断
```c
HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC_DMA_IRQN);
```
- **作用**：在NVIC（嵌套向量中断控制器）中使能DMA中断。
- 触发场景：当DMA传输完成指定数据量（或发生传输错误）时，会触发中断，进入中断服务函数（如`DMA2_Stream0_IRQHandler`）。
- 适配你的场景：之前提到的“2.6ms进入中断”，就是通过DMA中断实现的（传输完`ADC_NUM×ADC_COLL`个数据后触发）。
### 六、启动ADC+DMA连续采集
```c
HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle, (uint32_t *)g_adc_value, ADC_NUM * ADC_COLL);
```
- **作用**：启动ADC连续转换，并开启DMA自动传输，是整个采集流程的“启动开关”。
- **参数详解**：
1. `&g_adc_nch_dma_handle`：已关联DMA的ADC句柄；
2. `(uint32_t *)g_adc_value`：DMA传输的目标内存地址（`g_adc_value`数组的首地址，强制转换为`uint32_t*`是因为HAL库参数要求）；
3. `ADC_NUM * ADC_COLL`：DMA单次传输的总数据量（`ADC_NUM`=5个通道，`ADC_COLL`=每个通道采集点数，乘积为总点数）。
- **启动后的流程**：
1. 软件触发ADC开始连续转换（符合`ADC_SOFTWARE_START`配置）；
2. ADC按扫描模式依次转换5个通道，每个通道转换完成后触发DMA传输；
3. DMA将`ADC_DR`的数据写入`g_adc_value`数组，地址自动递增；
4. 传输完`ADC_NUM×ADC_COLL`个数据后，若为循环模式，自动重启传输；若需处理数据，可在DMA中断中做批量处理。
### 整体逻辑总结
这段代码的核心是**搭建“ADC连续扫描→DMA自动搬数→内存存储”的硬件自动化流程**，具体链路如下：
```
使能DMA时钟 → 配置DMA传输规则（方向/地址/宽度/模式）→ 初始化DMA → 绑定ADC与DMA → 配置DMA中断 → 启动ADC+DMA → 自动采集+传输
```
其最大优势是**全程无CPU干预**：ADC生成数据后，DMA直接搬运到内存，CPU可专注于电机控制、数据处理等核心任务，完美适配高频、多通道的实时采集场景。
以上配置完成后，完成采集后会进入中断：
因为ADC是DMA的通道0,当ADC每个通道采集完成后会发送DMA请求，而对应的DMA请求是通道4。所以对应的中断为：DMA2_Stream4_IRQn，对应的处理函数为：DMA2_Stream4_IRQHandler。当DMA传输完成后，会进入对应的中断处理函数。
// 若注册了传输完成回调，调用（关键：连接DMA与ADC回调的桥梁）
if(hdma->XferCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferCpltCallback(hdma);
}
这个函数的绑定回调是在HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t* pData, uint32_t Length)函数中的 
会进一步调用：
所以只需要重写ADC回调函数数据即可。
void ADC_DMA_IRQHandler()
{
HAL_DMA_IRQHandler(&g_dma_nch_adc_handle);
}
```c
// DMA中断处理函数：响应DMA各类中断事件（完成、半传输、错误等），并调用对应回调
void HAL_DMA_IRQHandler(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{
uint32_t tmpisr; // 暂存DMA中断状态寄存器(ISR)的值
__IO uint32_t count = 0U; // 超时计数变量（__IO确保volatile，防止编译器优化）
uint32_t timeout = SystemCoreClock / 9600U; // 超时阈值（按系统主频计算，用于硬件操作超时保护）
/* 计算当前DMA流对应的寄存器基地址 */
DMA_Base_Registers *regs = (DMA_Base_Registers *)hdma->StreamBaseAddress;
tmpisr = regs->ISR; // 读取DMA中断状态寄存器，获取所有中断标志
/* 传输错误中断管理 ***************************************/
// 检查当前DMA流的"传输错误中断标志(TEIF)"是否置位
if ((tmpisr & (DMA_FLAG_TEIF0_4 << hdma->StreamIndex)) != RESET)
{
// 进一步确认是否使能了"传输错误中断"（避免误处理未使能的中断）
if(__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_TE) != RESET)
{
hdma->Instance->CR &= ~(DMA_IT_TE); // 禁用传输错误中断，防止持续触发
regs->IFCR = DMA_FLAG_TEIF0_4 << hdma->StreamIndex; // 清除传输错误标志
hdma->ErrorCode |= HAL_DMA_ERROR_TE; // 更新错误码：标记发生传输错误
}
}
/* FIFO错误中断管理 ******************************************/
// 检查当前DMA流的"FIFO错误中断标志(FEIF)"是否置位
if ((tmpisr & (DMA_FLAG_FEIF0_4 << hdma->StreamIndex)) != RESET)
{
// 确认是否使能了"FIFO错误中断"
if(__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_FE) != RESET)
{
regs->IFCR = DMA_FLAG_FEIF0_4 << hdma->StreamIndex; // 清除FIFO错误标志
hdma->ErrorCode |= HAL_DMA_ERROR_FE; // 更新错误码：标记发生FIFO错误
}
}
/* 直接模式错误中断管理 ***********************************/
// 检查当前DMA流的"直接模式错误中断标志(DMEIF)"是否置位
if ((tmpisr & (DMA_FLAG_DMEIF0_4 << hdma->StreamIndex)) != RESET)
{
// 确认是否使能了"直接模式错误中断"
if(__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_DME) != RESET)
{
regs->IFCR = DMA_FLAG_DMEIF0_4 << hdma->StreamIndex; // 清除直接模式错误标志
hdma->ErrorCode |= HAL_DMA_ERROR_DME; // 更新错误码：标记发生直接模式错误
}
}
/* 半传输完成中断管理 ******************************/
// 检查当前DMA流的"半传输完成中断标志(HTIF)"是否置位
if ((tmpisr & (DMA_FLAG_HTIF0_4 << hdma->StreamIndex)) != RESET)
{
// 确认是否使能了"半传输完成中断"
if(__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_HT) != RESET)
{
regs->IFCR = DMA_FLAG_HTIF0_4 << hdma->StreamIndex; // 清除半传输完成标志
// 判断是否使能了"多缓冲区模式(DBM)"
if(((hdma->Instance->CR) & (uint32_t)(DMA_SxCR_DBM)) != RESET)
{
// 检查当前使用的是"内存缓冲区0"（CT位为0）
if((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)
{
// 若注册了缓冲区0半传输回调，调用该回调
if(hdma->XferHalfCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferHalfCpltCallback(hdma);
}
}
// 当前使用的是"内存缓冲区1"（CT位为1）
else
{
// 若注册了缓冲区1半传输回调，调用该回调
if(hdma->XferM1HalfCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferM1HalfCpltCallback(hdma);
}
}
}
// 未使能多缓冲区模式（普通模式）
else
{
// 若DMA为"非循环模式"，禁用半传输中断（仅触发一次）
if((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_CIRC) == RESET)
{
hdma->Instance->CR &= ~(DMA_IT_HT);
}
// 若注册了半传输回调，调用该回调
if(hdma->XferHalfCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferHalfCpltCallback(hdma);
}
}
}
}
/* 传输完成中断管理 ***********************************/
// 检查当前DMA流的"传输完成中断标志(TCIF)"是否置位（核心：触发ADC回调的源头）
if ((tmpisr & (DMA_FLAG_TCIF0_4 << hdma->StreamIndex)) != RESET)
{
// 确认是否使能了"传输完成中断"
if(__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_TC) != RESET)
{
regs->IFCR = DMA_FLAG_TCIF0_4 << hdma->StreamIndex; // 清除传输完成标志
// 若DMA当前处于"中止状态"，处理中止逻辑
if(HAL_DMA_STATE_ABORT == hdma->State)
{
// 禁用所有传输相关中断（完成、错误、直接模式）
hdma->Instance->CR &= ~(DMA_IT_TC | DMA_IT_TE | DMA_IT_DME);
hdma->Instance->FCR &= ~(DMA_IT_FE); // 禁用FIFO错误中断
// 若注册了半传输回调，也禁用半传输中断
if((hdma->XferHalfCpltCallback != NULL) || (hdma->XferM1HalfCpltCallback != NULL))
{
hdma->Instance->CR &= ~(DMA_IT_HT);
}
regs->IFCR = 0x3FU << hdma->StreamIndex; // 清除当前流的所有中断标志
__HAL_UNLOCK(hdma); // 解锁DMA，允许后续配置
hdma->State = HAL_DMA_STATE_READY; // 更新DMA状态为"就绪"
// 若注册了中止回调，调用该回调
if(hdma->XferAbortCallback != NULL)
{
hdma->XferAbortCallback(hdma);
}
return; // 中止处理完成，退出函数
}
// 判断是否使能了"多缓冲区模式"
if(((hdma->Instance->CR) & (uint32_t)(DMA_SxCR_DBM)) != RESET)
{
// 当前使用的是"内存缓冲区0"
if((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)
{
// 调用缓冲区1的传输完成回调
if(hdma->XferM1CpltCallback != NULL)
{
hdma->XferM1CpltCallback(hdma);
}
}
// 当前使用的是"内存缓冲区1"
else
{
// 调用缓冲区0的传输完成回调
if(hdma->XferCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferCpltCallback(hdma);
}
}
}
// 未使能多缓冲区模式（普通模式）
else
{
// 若DMA为"非循环模式"，禁用传输完成中断（仅触发一次）
if((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_CIRC) == RESET)
{
hdma->Instance->CR &= ~(DMA_IT_TC); // 禁用传输完成中断
__HAL_UNLOCK(hdma); // 解锁DMA
hdma->State = HAL_DMA_STATE_READY; // 更新状态为"就绪"
}
// 若注册了传输完成回调，调用（关键：连接DMA与ADC回调的桥梁）
if(hdma->XferCpltCallback != NULL)
{
hdma->XferCpltCallback(hdma);
}
}
}
}
/* 错误情况统一处理 */
// 若DMA发生过错误（ErrorCode非"无错误"）
if(hdma->ErrorCode != HAL_DMA_ERROR_NONE)
{
// 若错误类型包含"传输错误(TE)"
if((hdma->ErrorCode & HAL_DMA_ERROR_TE) != RESET)
{
hdma->State = HAL_DMA_STATE_ABORT; // 更新状态为"中止"
__HAL_DMA_DISABLE(hdma); // 禁用当前DMA流
// 等待DMA流真正禁用（超时保护，防止死循环）
do
{
if (++count > timeout) // 计数超过阈值，退出等待
{
break;
}
}
while((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_EN) != RESET); // 等待EN位清零（流禁用）
__HAL_UNLOCK(hdma); // 解锁DMA
hdma->State = HAL_DMA_STATE_READY; // 更新状态为"就绪"
}
// 若注册了错误回调，调用该回调（通知用户DMA出错）
if(hdma->XferErrorCallback != NULL)
{
hdma->XferErrorCallback(hdma);
}
}
}
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if (hadc->Instance == ADC1) /* 大约2.6ms采集完成进入中断 */
{
HAL_ADC_Stop_DMA(&g_adc_nch_dma_handle); /* 关闭DMA转换 */
calc_adc_val(g_adc_val); /* ADC数值转换 */
HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle, (uint32_t *)&g_adc_value, (uint32_t)(ADC_SUM)); /* 再启动DMA转换*/
}
}
ADC回调函数中做的事情很简单，关闭DMA转换，对采集到的数据做平均值处理：
void calc_adc_val(uint16_t *p)
{
uint32_t temp[ADC_NUM] = {0,0,0};
for(int i = 0;i < ADC_COLL;i++)
{
for(int j = 0;j < ADC_NUM;j++)
{
temp[j] += g_adc_value[i*ADC_NUM+j];
}
}
for(int j = 0;j < ADC_NUM;j++)
{
temp[j] /= ADC_COLL;
p[j] = temp[j];
}
}
对以上过程进行总结。首先就是ADC GPIO端口配置的初始化，初始化后GPIO后就可以进一步配置ADC相关的选项。首先定义并初始化了ADC通道配置结构体sConfig（用于后续具体通道的引脚和采样时间等参数配置）；接着通过ADC句柄g_adc_nch_dma_handle配置核心参数，包括指定使用由USE_ADC宏定义的具体ADC外设（如ADC1或ADC2），将ADC时钟设置为外设总线时钟（PCLK）的1/4以保证转换精度，采用12位分辨率使转换结果范围为04095（对应0参考电压），使能扫描模式以支持多通道按顺序采集，开启连续转换模式让ADC在一次转换完成后自动启动下一次转换（同时禁用互斥的不连续转换模式），设置为软件触发方式（禁用外部信号触发），转换数据采用右对齐便于处理，指定由ADC_NUM宏定义的转换通道总数（此处为5个），使能DMA连续请求功能让转换结果自动通过DMA传输到内存而无需CPU干预，
以及将EOC（转换完成标志）设置为序列转换完成时触发（适合多通道连续采集场景），
- 当 ADC 配置为多通道扫描模式时，会按顺序依次对每个通道进行转换（例如 5 个通道时，会按通道 1→2→3→4→5 的顺序完成一轮转换）。
- 若 EOC 设置为 "序列转换完成时触发"，则只有当这 5 个通道全部转换完毕后，才会产生一次 EOC 标志。
- 这个标志会触发后续操作：如果开启了 DMA，则触发一次 DMA 传输，将这一轮所有通道的转换结果一次性传输到内存；如果使能了中断，则会触发 ADC 中断，通知 CPU 可以处理这一轮的完整数据。
这段代码是STM32中ADC配合DMA工作的初始化配置及启动过程，具体功能如下：
- 首先使能DMA2时钟（
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE()），为DMA外设提供工作时钟。 - 配置DMA句柄（
g_dma_nch_adc_handle）参数： - 指定使用的DMA外设（Instance = ADC_DMA）和通道（Channel = ADC_DMA_chanel） - 设置数据传输方向为外设到存储器（Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY），即ADC数据传输到内存 - 禁用外设地址增量（PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE），ADC数据寄存器地址固定 - 使能存储器地址增量（MemInc = DMA_MINC_ENABLE），内存缓冲区地址自动递增 - 外设和存储器数据长度均为16位（HALFWORD），匹配ADC的12位转换结果 - 工作模式设为循环模式（Mode = DMA_CIRCULAR），缓冲区满后自动从头开始覆盖 - 设置中等优先级（Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM） - 初始化DMA（
HAL_DMA_Init）并将DMA与ADC句柄关联（__HAL_LINKDMA），建立两者的硬件连接。 - 配置DMA中断：设置中断优先级（
HAL_NVIC_SetPriority）并使能中断（HAL_NVIC_EnableIRQ），用于处理DMA传输完成等事件。 - 最后启动ADC的DMA传输（
HAL_ADC_Start_DMA），指定数据存储缓冲区（g_adc_value）和传输数据量（ADC_NUM * ADC_COLL），使ADC开始连续转换并通过DMA自动将结果传输到内存。
工作流程就是：
- ADC 按序列（
ADC_NUM个通道）连续转换，每完成一个序列触发一次 EOC，触发 DMA 传输该序列数据； - DMA 持续传输数据，直到累计传输完
ADC_SUM（ADC_NUM * ADC_COLL）个数据； - DMA 完成
ADC_SUM个数据传输后，触发 “DMA 传输完成中断”； - 中断服务函数
ADC_DMA_IRQHandler调用 HAL 层处理函数，最终触发HAL_ADC_ConvCpltCallback。
计算电源电压和温度：
由于电源电压是第一个采集的通道，因此根据电源电压采集电路分析可以得到转换关系：
sprintf(buf,"Powervalue:%.1f",(g_adc_val[0]*ADC_Power_Convert));/* 显示输入电压的变化 */
#define ADC_Power_Convert (float)(3.3f / 4096 * 25)
由于分辨率是12位，并且电压是3.3v。所以一位adc值代表的就是3.3f/2^12 ，再根据分压电路分析可得对应的电源电压。
NTC采集温度一样的道理，根据ADC采集到的电压可以得到对应的电阻值，再根据双B值可以计算出对应的温度。
float Get_temp(uint16_t *p)
{
float r_t = 3.3f /((p[1] * (3.3f / 4096.0f)) / 4700.0f) -4700.0f;
float tem = 1/(log(r_t/10000.0f)/3380.0f + 1/(273.15f + 25.0f));
return tem - 273.15f;
}
计算三相电流以及母线电流：
计算三相电流要计算电机不转时候的电流。在定时器 6 更新中断里所操作的内容：首先判断电机是否停止，是的话将此时的三相电流所对应的 ADC 通道采集的 ADC 值进行累加取平均，即软件滤波，此时滤波后的值才是电机未启动时的基准电压。
bldc_init(10000-1,0);16.8kHz PWM波 每经过一个 PWM 周期（1/16.8kHz ≈ 59.5μs），中断触发一次。
btim_timx_int_init(1000 - 1,84 - 1); //1ms
- 时机：电机还没转（比如上电后、待机时），此时理论上 “采样电阻没有电流流过，应该无电压”，是测基准的最佳时机。
- 判断状态：先确认电机确实没转（比如通过霍尔传感器或编码器判断转子静止）；
- 多次采集：让 ADC 反复采集三相采样电阻的电压（比如采集 50 次）；
- 软件滤波：把 50次的采集值加起来再除以 50（取平均）。这么做是为了消除偶然的电压波动（比如某次采集受干扰跳变），得到一个稳定的 “基准值”。
else if(htim->Instance == TIM6)
{
if(g_bldc_motor1.run_flag == STOP)
{
uint32_t avg[3] = {0,0,0};
adc_amp_offset[0][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[2];
adc_amp_offset[1][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[3];
adc_amp_offset[2][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[4];
adc_amp_offset_p++;
if(adc_amp_offset_p > ADC_COLL)
{
adc_amp_offset_p = 0;
}
for(int j = 0;j < 3;j++)
{
for(int i = 0;i < ADC_COLL;i++)
{
avg[j] += adc_amp_offset[j][i];
}
avg[j] /= ADC_COLL;
adc_amp_offset[j][ADC_COLL] = avg[j];
}
}
}
有了基准值后，再在电机运行时候采集ADC值，减去基准值电流即可
#define ADC2CURT (float)(3.3f / 4.096f / 0.12f) //采集的电流大小为ma.
for(int i = 0;i < 3;i++)
{
adc_val_ml[i] = g_adc_val[i+2];
adc_amp[i] = adc_val_ml[i] - adc_amp_offset[i][ADC_COLL];
if(adc_amp[i] > 0)
{
adc_amp_un[i] = adc_amp[i];
}
}
/* 运算母线电流（母线电流为任意两个有开关动作的相电流之和） */
if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x05)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[0] + adc_amp_un[1])*ADC2CURT; /* UV */
}
else if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x01)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[0] + adc_amp_un[2])*ADC2CURT; /* UW */
}
else if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x03)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[1] + adc_amp_un[2])*ADC2CURT; /* VW */
}
else if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x02)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[0] + adc_amp_un[1])*ADC2CURT; /* UV */
}
else if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x06)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[0] + adc_amp_un[2])*ADC2CURT; /* WU */
}
else if(g_bldc_motor1.step_sta == 0x04)
{
adc_amp_bus= (adc_amp_un[2] + adc_amp_un[1])*ADC2CURT; /* WV */
}
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