基于 MM32SPIN040C 的无感方波筋膜枪应用方案

AN6409_Sensorless_BEMF_solution_for_Fascia_gun 基于 MM32SPIN040C 的无感方波筋膜枪应用方案 简介 该文档介绍基于灵动微电子 32 位微处理器 MM32SPIN040C 的筋膜枪无感方波控制方案，包括 MM32SPIN040C 芯片资源以及软件说明。本文档采用 ADC 采样方式进行反电动势过零点检测。 本文档所搭配硬件系统为筋膜枪应用专用开发板。 芯片资源介绍 MM32SPIN040C 是灵动微电子新推出的针对电机驱动领域的专用 MCU，该系 列使用高性能的 Arm® Cortex®-M0 为内核的 32 位微控制器，最高工作频 率可达 48MHz ， 内 置 高 速 存 储 器 ， 丰 富 的 I/O 端 口 和 多 种 外 设 。 MM32SPIN040C 系列集成了 3P3N 预驱电路，性价比高，特别适用于对布板 空间要求较高的应用场合，比如风机、水泵、筋膜枪等典型应用，芯片资源可以 满足无感方波、精简版的无感 FOC 等电机控制需求。 芯片特色及资源图如下所示： MM32SPIN040C 主要特点： - Arm® Cortex®-M0 内核，主频可达 48MHz； - 16KB Flash，2KB SRAM； - 包含 12 位的 ADC，采样速度高达 1Msps； - 2 个通用定时器、1 个针对电机控制的 PWM 高级定时器； - 1 个 I2C 接口、2 个 UART 接口； - 针对电机应用内置 2 个运放、1 个比较器； - 3P3N 预驱工作电压高达 36V； - 工作温度范围（环境温度）-40℃ - 105℃； - 多种省电工作模式支持低功耗应用的需求； - 提供 TSSOP28 封装； 适用于多种应用场合： - 风机 - 水泵 - 筋膜枪 硬件设计 本文档所搭配硬件系统为筋膜枪应用专用开发板。 2.1 原理图 . 分为充电、逆变桥、按键、MCU、电流采样、过流报警、LED 指示、反电势检 测等八个部分，如下图： 软件设计 3.1 电机控制时序 如下图为电机控制高优先级控制时序图，具体介绍如下： SysTick 为向下计数的 24 位计数器，用于对无感六步方波控制中的拍宽计时检 测，时钟和 MCU 主频保持一致。 TIM3 设定为向上计数，是 16 位计数器，TIM3 中断用于电机换相之后续流时段 内的过零检测规避控制和 30°C 延时换相控制，中断优先级设定为最高。由于 TIM3 为 16 位计数器，在应用中配置为主频的 64 分频使用。 TIM1 设定为边沿对齐模式，向上计数，用于生成电机控制上管 PWM 信号和下 管常开、长关信号，该计数器不开启中断。 ADC 模块外部硬件触发源设定为 TIM1_CCR4，使用单周期序列采样，在 ADC 中断中更新反电势信号采样值以及电流、电压等通道的采样值，中断优先级设定 为次高。本应用过零点判定利用同时采集上管开通相和浮空相电压，释放出 PIN 脚资源给系统应用使用。 3.2 代码框架 本项目代码架构主要分为三层，板级驱动层、电机控制算法层、应用层，如图 4- 6 所示。各个层的分支功能如下： ·板级驱动层（HAL_BSP_DRV）： 1) hal_x.c: 我司提供的统一的 HAL 层底层外设 驱动库文件，该库文件也可在我司官网下载 2) adc.c / interrupt.c / io.c / tim1.c / tim3.c / : 本 应用中对相应外设的具体配置 3) bsp_led.c：3 个 IO 控制 6 路 LED 例程，专门 为 PIN 脚资料有限的产品而设计 4) user_param_cfg.c：系统板用户配置函数，涵 盖了用户所有需要设定的参数，并且很多参数 之间的内在关联性已提前考虑，程序支持自动 计算关联参数 5) peripheral_cfg.c：调用如上函数的总接口 ·电机控制层(MTR_CTRL)： 1) zero_cross_detect.c：反电势过零检测 2) commutate_isr.c：换相中断执行代码 3) zero_cross_detect_isr.c：过零检测中断执行代码 ·用户层(USER)： 1) main.c：调用如上函数的总接口 2) state_machine.c：状态机，包含各个状态跳 转 3) vsp_interface.c：调速接口，支持虚拟或实体 按键开关机、切换档位，支持四个档位 4) commutate.c：执行电机六步换相的子函数 5) speed_loop.c：速度闭环控制函数 6) protect.c：堵转检测模块耗时较长，用在超高 速场合时需要针对性调整 7) filter.c：滑动平均滤波模块