STM32G4用于电机控制的外设篇(下)

发布时间:2023-02-08  

STM32G4上的ADC

出色的模拟-数字转换

  • 5个ADC模块,高达42路外部输入通道

  • 12-bit精度,硬件过采样实现16-bit精度

  • 最高4 Msamples/s(12-比特)

  • 每路ADC含3个模拟看门狗

  • DMA请求

  • 中断请求

高性能

  • 4 Msamples/s for 60 MHz ADC clock

  • 交错模式下可达7 Msamples/s

  • 采样顺序可灵活设定(多达16路)

  • 硬件过采样

  • 采样时间可设定

  • 自动校准,减少偏置

ADC时钟配置

ADC时钟可以有两种源:

  • 同步时钟:来自于System Clock

  • 异步时钟:来自锁相环的P输出

STM32G4特别采样控制

Bulb采样模式

  • 只在dicontinuous模式下有效

  • 本次转换完成后立即进入下次采样阶段

  • 从采样触发到采样点之间延时更短

  • 特别适用于输入源为高阻抗情况

采样时间触发控制模式

  • 采样阶段的采样时间完全由触发源控制

  • 上升沿触发采样阶段启动,下降沿触发采样阶段结束,转换阶段开始

ADC采样机制说明

ADC转换速度

注入转换与规则转换

ADC转换模式有两种:注入转换和规则转换

  • 注入转换每个ADC模块有独立的四个结果寄存器

  • 规则转换每个ADC模块只有一个结果寄存器,规则转换常用到DMA

  • ADC规则转换运行中可插入注入转换

  • 两种转换都有单次以及序列转换结束中断

ADC转换模式

偏置补偿

ADC双路模式

双路模式的实现:

  • ADC1与ADC2一组(ADC1为master)

  • ADC3与ADC4一组(ADC3为master)

  • ADC5单独工作

四种可选模式:

  • 注入并发模式

  • 规则并发模式

  • 交错模式

  • 轮流触发模式

双路组合模式:

  • 注入并发+规则触发模式

  • 规则并发+轮流触发模式

  • 注入并发+交错模式

常见电机控制ADC模式

  • 对注入通道组+规则通道组进行转换

  • 注入组用于采集相电流,规则组为其他ADC通道转换

  • 外部触发源自于master ADC

内部精准电压参考VREF

ADC参考电压选择为VREFBUF

如果选择了VREFBUF作为ADC采样基准电压,注意根据所选择的参考电压对实际电压进行计算。

VREFBUF设定

三电阻采样中的Timer和ADC

电机三电阻采样

三电阻采样ADC触发

  • 配置TIMER CH4为TRGO输出

  • TIMER的TRGO输出用于硬件触发ADC采样

  • 如果是拥有两个ADC模块的可以同时触发进行同时采样

  • 判断波形的采样位置,修正CCR4数据

Timer通道以及计时配置

Break功能以及TRGO输出

ADC触发配置以及通道选择

  • ADC的注入通道用于电流采集

  • 注入触发源为TIM1 TRGO

  • 这边用了两个通道的采集电流,实际过程中对于三相电流采集,控制过程中切换

  • 规则组用于采集其他信号,比如电压,温度等

三电阻PWM以及ADC中断

  • 下桥打开中心点(上桥关闭中心点)触发ADC采样

  • ADC注入转换完成后进入中断

  • 下图为三相PWM上桥以及ADC中断实际波形

单电阻采样中的Timer和ADC

电机单电阻采样

开关状态与电流对应关系

单电阻电流采样

单电阻ADC触发机制说明

  • 辅助TIMER(比如TIM15)与电机TIMER(如TIM1)做同步动作,同频输出;

  • 配置DMA重载辅助TIMER的CCR寄存器;

  • 辅助TIMER的TRGO输出用于硬件触发ADC采样;

  • ADC配置为非连续模式,序列采样中断,采样两次后进入FOC处理中断中;

STM32G4用于单电阻采样

  • 内部通道5和通道6可组合(CH5+CH6)

  • 配置CH5以及CH6的上升沿作为TRGO2输出

  • TRGO2作为ADC注入组的触发信号

  • ADC配置为非连续模式,序列采样中断,采样两次后进入FOC处理中断中

STM32G4单电阻Timer通道配置

  • 通道1,2,3为PWM驱动波形输出

  • 通道4用于无两相电流或无电流采样点时的波形变形

  • 通道5和通道6配置为PWM无外部输出

ADC触发配置以及通道选择

  • ADC的注入通道用于电流采集

  • 注入触发源为TIM1 TRGO2

  • 规则组用于采集其他信号,比如电压,温度等

单电阻PWM以及ADC中断


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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