# motor-ctl

**Repository Path**: cl_jon/motor-ctl

## Basic Information

- **Project Name**: motor-ctl
- **Description**: 电机控制算法
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 1
- **Created**: 2026-07-16
- **Last Updated**: 2026-07-16

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# motor-ctl — BLDC 无刷直流电机控制固件

基于 STM32F405 的 BLDC 无刷直流电机速度闭环控制固件，采用六步换相 + PI 速度控制，配合上位机 [motor-tuning](../motor-tuning/) 实现实时调参与波形监控。

## 硬件平台

| 项目 | 规格 |
|------|------|
| MCU | STM32F405RGTx (Cortex-M4, FPU, 168MHz) |
| 外设库 | STM32 标准外设库 (SPL) |
| 驱动电压 | 24V DC |
| HSE | 8MHz 外部晶振 |
| 通信接口 | USART1 (PB6/PB7), 115200 8N1 |
| 显示 | 128x64 OLED (SPI) |
| 电流采样 | 三相运放 SGM8634, 增益 33x |

## 功能特性

- **六步换相控制** — 霍尔传感器检测转子位置，TIM1 互补 PWM 驱动三相桥
- **PI 速度闭环** — 霍尔换相中断中执行 `pid_calc()`，一阶低通滤波输出
- **故障保护** — 8 种故障检测（堵转、过流、过压、欠压、霍尔异常等），支持自动停机
- **ADC 采样** — DMA 扫描模式采集三相电流 + 母线电压
- **UART 通信** — 50Hz 数据上报，二进制帧协议与上位机交互
- **参数持久化** — Flash 存储 PID 参数，上电自动恢复

## 项目结构

```
motor-ctl/
├── CMakeLists.txt              # 构建配置
├── STM32F405RGTx_FLASH.ld      # 链接脚本
├── src/
│   ├── main.c                  # 主循环：按键、OLED、UART（非实时）
│   ├── motor.c/h               # 电机状态机（RUNNING/STOPPED）
│   ├── pid.c/h                 # PI 速度控制器
│   ├── hall.c/h                # 霍尔传感器输入捕获与测速
│   ├── pwm.c/h                 # 三相 PWM 输出与六步换相
│   ├── uart_comm.c/h           # UART 帧协议通信
│   ├── adc_sample.c/h          # ADC + DMA 电流/电压采样
│   ├── fault.c/h               # 故障检测与保护
│   ├── params_store.c/h        # Flash 参数存储
│   ├── oled.c/h                # OLED 显示驱动
│   └── keys.c/h                # 按键输入
├── lib/
│   ├── cmsis/                  # ARM CMSIS 核心库
│   ├── stm32f4xx/              # STM32F4 标准外设库
│   └── segger_rtt/             # SEGGER RTT 调试库
├── docs/                       # 设计文档与教程
└── scripts/                    # 烧录脚本
```

## 控制架构

```
霍尔传感器 (PC6/PC7/PC8)
    │
    ▼
TIM4 输入捕获 → 转速计算 (RPM) → 一阶低通滤波
    │                                    │
    ▼                                    ▼
六步换相表 → PWM 输出 (TIM1)      PI 控制器 → 占空比调节
    │           PA8/PA9/PA10
    ▼           PB13/PB14/PB15
三相全桥驱动 → BLDC 电机
```

## 构建与烧录

### 前置条件

- ARM GCC 工具链（路径：`/opt/st/stm32cubeclt_1.20.0/GNU-tools-for-STM32/bin/`）
- CMake ≥ 3.20
- Ninja
- JLink（烧录用）

### 编译

```bash
# 配置（首次）
cmake -B build -G Ninja

# 编译
cmake --build build
```

生成产物：`build/jiangxin_bldc.bin`、`build/jiangxin_bldc.hex`

### 烧录

```bash
cmake --build build --target flash
```

## 通信协议

与上位机通过二进制帧协议通信：

```
帧格式: [0xAA] [0x55] [长度] [载荷...] [CRC8]
波特率: 115200 8N1
上报频率: 50Hz
```

命令码范围 `0x10`–`0x1D`，支持：
- 目标转速设置
- PID 参数读写
- 电机启停控制
- 实时数据上报（转速、电流、电压、故障状态等）

协议定义见 `src/uart_comm.h`。

## 故障检测

| 故障类型 | 说明 | 自动停机 |
|----------|------|----------|
| 堵转 (STALL) | 500ms 无霍尔信号 | 是 |
| 过流 (OVERCURRENT) | 电流超阈值 | 是 |
| 过压 (OVERVOLTAGE) | 母线电压过高 | 否 |
| 欠压 (UNDERVOLTAGE) | 母线电压过低 | 否 |
| 霍尔编码异常 | 非法霍尔组合 | 否 |
| 霍尔序列异常 | 换相顺序错误 | 否 |
| 积分饱和 | PI 积分器饱和 | 否 |
| 转速偏差 | 实际与目标偏差 >30% | 否 |

## GPIO 分配

| 功能 | 引脚 | 说明 |
|------|------|------|
| PWM 上桥臂 | PA8, PA9, PA10 | TIM1 CH1/CH2/CH3 |
| PWM 下桥臂 | PB13, PB14, PB15 | GPIO 控制 |
| 霍尔传感器 | PC6(U), PC7(V), PC8(W) | TIM4 输入捕获 |
| UART | PB6(TX), PB7(RX) | USART1 |
| 电流采样 | PA6(IA), PA7(IB), PC3(IC) | ADC1 |
| 母线电压 | PC0 | ADC1 |
| 按键 | PB0, PB1, PB10, PB11, PB12, PC5 | POT/STOP/UP/DOWN/DIR/RUN |
| OLED | PB3(CS), PB4(DC), PB5(RES) | SPI |

## 相关项目

- [motor-tuning](../motor-tuning/) — 桌面上位机调试工具（Rust + egui）