【经验】基于MS32F031电动工具控制外设应用详解

时间： 2023-02-01 来源：晟矽微电公众号

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1. GPIO详解

2. ADC配置

3. TIME1 PWM配置

4. 比较器1配置

5. TIME2配置

6. 比较器1、2配置

7. 电机启动换向过程及参数调试

电动工具主要外设资源总览

1、GPIO详解

输出：支持推挽输出和开漏输出（带上拉/下拉控制）

输入：支持浮空、上拉/下拉、模拟输入

每个IO速度可选

支持位操作（置位/复位寄存器GPIOx_BSRR）

GPIOA和GPIOB支持锁定配置

支持复用功能选择和模拟功能

支持GPIO快速翻转（2clock）

输入模式

输入施密特触发器激活

由GPIOx_PUPDR寄存器激活上拉/下拉电阻控制

通过读取输入数据寄存器获取I/O状态

开漏模式：

输出数据寄存器写0激活输出N-MOS（输出低），写1端口处于高阻态（P-MOS不被激活）

推挽模式：

输出数据寄存器写0激活输出N-MOS（输出低），写1激活输出P-MOS（输出高）

上拉/下拉电阻控制

通过读取输入数据寄存器获取I/O状态

通过读取输出数据寄存器获取最后写入该寄存器的值

I/O配置复用功能模式

输出缓冲器可被配置为开漏或推挽

外设信号（发送使能或数据）控制输出缓冲器

由GPIOx_PUPDR寄存器激活上拉/下拉电阻控制

通过读取输入数据寄存器获取I/O状态

芯片数据手册

引脚定义查询

端口功能复用

当I/O配置为模拟功能模式

输出缓冲器关闭

输入施密特触发器禁止输入，施密特输出（数字输入）固定为0

弱上拉/下拉电阻硬件关闭

读取输入数据寄存器固定为0

2、ADC配置

ADC共有16个模拟通道

10个外部模拟输入，从GPIO引脚引（ADC_IN0~9）

6个内部模拟输入（温度传感器、内部参考电压、VBAT通道、3个运算放大器输出）

转换单一通道或自动扫描一个序列通道

每个模拟输入通道有专门的一位选择位（CHSEL0~CHSEL21，其中CHSEL10~CHSEL15位保留）

SCANDIR=0：正向扫描，从通道0到通道21

SCANDIR=1：反向扫描：从通道21到通道0

温度传感连接到ADC_IN16通道，内部参考电压VREFINT连接到ADC1_IN17通道。VBAT连接到ADC1_IN18通道。

模拟通道选择，配置模拟输入

a）ADC异步时钟（16M HIRC），ADC最大ADC时钟频率；

b）APB时钟/2或/4，避免时钟不同步，当ADC由定时器触发，且应用要求精确触发ADC时。

总的转换时间计算如下：

tCONV=采样时间+12.5xADC时钟周期

数据右对齐12bit

时钟选择独立时钟源16MHz

1.5个采样时钟周期

反向序列采样

独立的ADC供电和参考电压

ADC使用用独立的电源供电VDDA和VSSA

VDDA供电或作为参考电压必须大于等于VDD电压

使用内部参考电压计算实际VDDA电压

单次转换模式；执行一次序列转换，转换所有被选的通道

TIME_TRGO信号触发ADC启动

DMA循环模式数据传输

禁止断续模式

溢出结果寄存器保持为原数据

ADC中DMA数据传输配置

ADC数据RAM缓存地址

ADC结果寄存器

DMA传输方向外设到内存

DMA数据传输个数

外设地址不自增

内存地址自增

外设数据位为半字16bit

内存数据位为半字16bit

DMA模式为循环模式

DMA通道优先级最高级

开启DAM传输完成中断

3、TIME1 PWM配置

输出IO口配置&开启复用功能

定时器基本配置

预分频为零

中心对齐模式（向上/向下计数）

自动重载计数器为PWM周期

重复计数器为1

在计数值为0时输出更新中断

输出通道配置

PWM模式1

输出通道使能输出

输出有效电平选择

驱动输出有效电平时序图

下管低有效输出

下管高有效输出

刹车和死区配置

运行模式下“关闭状态”使能

运行模式下“空闲状态”使能

死区时间设置

刹车控制使能

刹车高电平有效

自动输出使能关闭

COMG事件预装载

预装载使能

只能COMG事件允许更新通道输出

中断开启

开启刹车、更新中断

开启通道1中断

比较器通道选择宏定义

H_PWM_L_ON调制模式换向函数

H_PWM_L_ON调制模式

电机三相波形

6路PWM换向输时序图

4、比较器1配置

反电势采样比较器1配置

正向输入通道根据电机运行实时切换通道（BEMFU/BEMFV/BEMFW）

反向输入通道BEMFN

滤波时间设定

输出极性选择

比较器输出端不要作为定时器1的刹车输入

开启比较器输出中断

通道21外部中断开启

ADC1_COMP_IRQHandler

5、TIMER2配置

Timer2 基本定时器

时钟预分频1μs计数周期

向上计数模式

时钟分频因子为0

自重复计数为0

Timer2中断配置

溢出中断

通道1中断T1时间触发实现换向

通道2中断T2时间触发开启过零点检测

6、比较器1、2配置

比较器过零点检测原理

硬件过流比较器2配置

正向输入通道选择运放3输出

反向输入通道选择内部参考电压

内部参考电压档位选择

滤波时间设定

输出极性选择

比较器输出端作为定时器1的刹车输入

参考电压选择

选择外部AVDD作为参考电压CRV

选择内部VREF（2V）作为参考电压CRV

开启比较器输出中断

通道22外部中断开启

ADC1_COMP_IRQHandler

7、电机启动换向过程及参数调试

启动阶段过零检测

设定初始换向时间

等待过零点

如果没有过零点，强制换向

换向强拖阶段参数设定

ADC_ZeroCross_Commutator

初始启动参数设定

ADC_Commutator_Init

运行阶段过零检测

初始阶段过零点扇区时间逐步收敛

运行阶段扇区时间以实际过零点时间加入滤波

检测到过零点参数设定

ADC_ZeroCross_Processed

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