吊哥FOC学习总结
本文基于硬石科技的STM32F407IGT6的主控板移植的，吊哥的主控是STM32F407VET6。这里需要大家注意！
1 开环FOC驱动
开环所需的部件是：
1、TIM定时器，产生PWM信号，驱动L6234芯片，这里使用定时器1，即M1_PWM1、M1_PWM2、M1_PWM3的引脚分别为：PE9、PE11、PE13。
2、L6234需要一个使能引脚，我们这里选择PE8作为M1_ENABLE。
3、编码器部分，用的是绝对模式接口的编码器，SPI通讯模式，因此，我们使用SPI1，即PA5、PA6、PA7分别作为：M1_SPI_SCK、M1_SPI_MISO、M1_SPI_MOSI引脚。
4、SPI通讯模式需要一个片选引脚，因此我们选择PA4引脚作为M1_SPI_CS。
? 有了SPI通讯可以获取绝对式编码器的初始角度值，方便校验，使其为零度角位置。剩下的就是需要产生一个PWM信号，去驱动电机芯片L6234运行即可做成开环FOC系统。
? 为了方便理解吊哥的FOC代码风格，首先吊哥是使用一个SYS_LED引入的，方便我们了解他的代码风格。接下来我也以先点亮SYS_LED为例子，来讲一下吊哥FOC的代码理解，方便大家看懂代码。
1.1 点亮SYS_LED
? 这里其实灯的引脚每个板子都不一样，我用的硬石科技的板子，他有3个LED灯（LED1：PH9、LED2：PE5、LED3：PE6），我这里就用LED1来移植吧，即定义PH9为SYS_LED，大家可根据自己的开发板进行移植~
? 具体配置引脚如下所示：
? 关于配置部分，这里介绍一下各个部分如何配置的：
1.1.1 定时器3路通道配置
关于定时器配置，主要是用到了定时器1的3路PWM信号，即PE9、PE11、PE13引脚，其模式配置如下图所示：
1.1.2 L6234使能引脚配置
? L6234的三路PWM信号的使能端口全部都连接在一个引脚上：即PE8引脚，将其配置成GPIO_Output模式，因为是高电平有效，因此在初始化时，我们设置成输出电平为低电平，普通推挽输出，上拉，输出速度因为是长期的变化，因此我们设置成高，其具体配置如下图所示：
1.1.3 SPI配置
? SPI通讯是用于跟编码器（TLE5012B E1000）进行通讯的，使用的是绝对式编码器接口，因此只需要上电校验一次即可。这里配置的引脚就是SPI1引脚，即PA5、PA6、PA7引脚，切由于SPI通讯需要一个片选引脚，我们这里选择了PA4作为片选引脚。SPI1的配置如下图所示：
1.1.4 SPI片选引脚配置
? 前面说了SPI通讯需要片选引脚拉低才行，因此我们设置的片选引脚是连接到PA4引脚的，PA4配置成：GPIO_Output模式即可，
最后值得注意的是：我们的定时器是设置了更新中断的，这是方便后面开环的时候，在定时器更新中断中调用FOC控制函数。
1.1.5 定时器更新中断配置
也就是设置定时器1的更新中断为最高等级即可，因为是唯一一个中断，就设置成最高等级默认即可。配置图如下所示：
最后配置一下时钟树就可以了，如下图所示：
1.1.6 时钟树配置
上面就完成了所有的开环必备的配置了，接下来我们就可以开启我们的开环FOC之旅了~
1.2 接口函数导入
? 我们在用STM32CubeMX生成的文件夹中，新建User文件夹，并在User文件夹中，导入相关函数，如下图所示：
? 然后我们打开我们的MDK工程，把接口函数加入到我们的KEIL文件中，如下图所示：
上面其实我们就是导入了能点亮系统LED所需的文件，到时候后期开环的时候还需要加入一些函数，我们讲解开环的时候再介绍。
? 加下来我们分析一下每一个函数接口的意义。
1.2.1 APP函数
APP：承接main.c文件和我们写的函数相连接的功能，也就是说在main.c中我们只需要在初始化中调用APPMain_Init()函数即可，在while(1)中调用APPMain_Loop()函数即可，我们改变函数仅在APP函数中进行修改，main.c中我们不修改，保持默认用STM32CubeMX产生的形势，如下图所示：
然后在APP函数中我们在调用我们的接口函数，所有APP函数就类似于一个中介，他起到连接main.c和我们写的接口函数的作用。
APP函数中只有二个函数：
void APPMain_Init(void)
{
MCUDriverMain_Init();
PerDriverMain_Init();
FunctionMain_Init();
}
void APPMain_Loop(void)
{
MCUDriverMain_Loop();
PerDriverMain_Loop();
FunctionMain_Loop();
}
一个是初始化的函数，一个是循环调用函数。与main.c中的init和while(1)功能一致！
1.2.2 Framework函数
? 总体而言，Framework中的函数，是一个完全脱离硬件，写的一个实现函数功能的函数，也就是说他不依赖任何硬件，如果是调用它，无论什么硬件，都可直接调用。
? 依照LEDControl函数为例，其代码为：
#include "LEDControl.h"
volatile uint32_t gLED_TimeCNT;
/*************************************************************
** Function name: LEDON
** Descriptions: LED常亮
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void SetLEDON(PLEDControl_Struct gLED)
{
gLED->state = LEDState_ON;
gLED->SetLEDLeave(gLED->onLeave);
}
/*************************************************************
** Function name: LEDFF
** Descriptions: LED常灭
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void SetLEDOFF(PLEDControl_Struct gLED)
{
gLED->state = LEDState_OFF;
gLED->SetLEDLeave(!(gLED->onLeave));
}
/*************************************************************
** Function name: LEDToggle
** Descriptions: LED闪烁
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDToggle(PLEDControl_Struct gLED)
{
gLED->onoff = !gLED->onoff;
gLED->SetLEDLeave(gLED->onoff);
}
/*************************************************************
** Function name: LEdRunCycle
** Descriptions: LED周期执行函数
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDRunCycle(PLEDControl_Struct gLED)
{
if(LED_TIMEOUT(gLED->cycle * 1000,gLED->startTime)) {
gLED->startTime = LED_GETTIME();
if(gLED->state == LEDState_Toggle) {
LEDToggle(gLED);
}
}
}
/*************************************************************
** Function name: LEDFlashing
** Descriptions: LED闪烁
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** cycle:闪烁周期(单位ms)
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void SetLEDFlashing(PLEDControl_Struct gLED,float cycle)
{
gLED->state = LEDState_Toggle;
gLED->cycle = cycle;
}
/*************************************************************
** Function name: SetLedStatus
** Descriptions: 设置LEDz状态
** Input parameters: gLED:SLEDControl_Struct结构体指针
** status:LED状态
** cycle:闪烁周期(单位ms)
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void SetLedStatus(PLEDControl_Struct gLED,uint8_t status,float cycle)
{
switch(status) {
case LEDState_OFF:
SetLEDOFF(gLED);
break;
case LEDState_ON:
SetLEDON(gLED);
break;
case LEDState_Toggle:
SetLEDFlashing(gLED,cycle);
break;
}
}
#ifndef LEDControl_h
#define LEDControl_h
#include "stdint.h"
enum {
LEDState_OFF = 0,
LEDState_ON,
LEDState_Toggle,
};
struct SLEDControl_Struct {
uint8_t state;//LED运行状态 0:LED常灭 1:LED常亮 2:闪烁
uint8_t onoff;//当前LED状态
float cycle;//闪烁周期(单位ms)
uint8_t onLeave;//点亮电平
uint32_t startTime;
void(*SetLEDLeave)(uint8_t leave);//设置LED引脚电平函数
};
typedef struct SLEDControl_Struct LEDControl_Struct;
typedef LEDControl_Struct* PLEDControl_Struct;
/*************************************************************
** Function name: LED_EXPORT
** Descriptions: x:对象名字
** xonLeave:LED点亮电平
** xSetLEDLeave:设置LED引脚电平函数指针
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
#define LED_EXPORT(x,xOnLeave,xSetLEDLeave) \
LEDControl_Struct x = { \
.state = LEDState_OFF, \
.onoff = 0, \
.cycle = 0.0, \
.onLeave = xOnLeave, \
.startTime = 0, \
.SetLEDLeave = xSetLEDLeave, \
};
extern volatile uint32_t gLED_TimeCNT;
/*************************************************************
** Function name: SysPower_TIMEBASE
** Descriptions: 时基,放在周期为1ms的函数里面执行
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
*************************************************************/
#define LED_TIMEBASE(ms) \
gLED_TimeCNT+= ms
/*************************************************************
** Function name: SysPower_GETTIME
** Descriptions: 获取起始时间
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: (uint32_t)起始时间
*************************************************************/
#define LED_GETTIME(void) \
gLED_TimeCNT
/*************************************************************
** Function name: SysPower_TIMEOUT
** Descriptions: 检查超时
** Input parameters: timeOut：(uint32_t)超时时间
** startTime:(uint32_t)开始的时间
** Output parameters: None
** Returned value: false,未超时，true，超时
*************************************************************/
#define LED_TIMEOUT(timeOut,startTime) ((gLED_TimeCNT - startTime) >= timeOut ? 1 : 0)
void SetLedStatus(PLEDControl_Struct gLED,uint8_t status,float cycle);
void LEDRunCycle(PLEDControl_Struct gLED);
#endif /* LEDControl_h */
我们会发现其实这个函数中，有6个函数，分别作用为：
#include "LEDControl.h"
volatile uint32_t gLED_TimeCNT;
void SetLEDON(PLEDControl_Struct gLED); ->设置LED点亮
void SetLEDOFF(PLEDControl_Struct gLED); ->设置LED熄灭
void LEDToggle(PLEDControl_Struct gLED); ->设置LED翻转
void LEDRunCycle(PLEDControl_Struct gLED); ->设置LED周期性的执行函数
void SetLEDFlashing(PLEDControl_Struct gLED,float cycle); ->设置LED闪烁
void SetLedStatus(PLEDControl_Struct gLED,uint8_t status,float cycle); ->设置LED状态
在LEDControl.c函数中，其实我们正在需要调用的函数就只有两个函数：
void SetLedStatus(PLEDControl_Struct gLED,uint8_t status,float cycle); ->设置LED状态
void LEDRunCycle(PLEDControl_Struct gLED); ->设置LED周期性的执行函数
因为在这两个函数中已经包括了其他三个函数，并且实现了一切功能：比如点亮LED、熄灭LED、周期性闪烁LED灯；
有人会问，既然脱离了硬件层，那我们如何通过我们的硬件进行调用呢？
这就是吊哥牛逼的地方，他使用了一个函数叫做LED_EXPORT(x,xOnLeave,xSetLEDLeave)，他将这个脱离硬件层的函数中所有未知量作为LED_EXPORT的形参，我们调用的时候，赋我们的硬件实参，就可以间接性的给这个Framework中的函数赋值！！！不得不佩服这个思路！！！
1.2.3 MCUDriver函数
? 这个函数主要是调用Hal库中的函数，实现我们所需要的功能，比如说点亮LED灯，我们就使用：
/*************************************************************
** Function name: SetLedLeave
** Descriptions: 设置LED引脚电平 0：点亮
** Input parameters: leave：0:低电平 1:高电平
** Output parameters: none
** Returned value: none
** Created by: none
** Created date: none
*************************************************************/
void SetLedLeave(uint8_t leave)
{
HAL_GPIO_WritePin(SYS_LED_GPIO_Port, SYS_LED_Pin, leave);
}
这个函数主要是硬件相关的调用。
好了，有了脱离硬件层的代码Framework中的函数，又有了硬件层的代码MCUDriver，那怎么结合在一起？这个时候就出来了一个函数叫：PeripheralsDriver，这个函数的主要目的就是：Framework中的函数+MCUDriver中的函数 == PeripheralsDriver中的函数！！！
1.2.4 PeripheralsDriver函数
首先比如是点亮LED灯，他就弄了一个文件专门结合Framework中的代码和MCUDriver中的代码：LEDConfig.c文件，其内容为：
#include "LEDConfig.h"
#include "LEDControl.h"
#include "LEDGPIO.h"
LED_EXPORT(gSysLed,1,SetLedLeave); //调用Framework中的接口函数，作为实参赋值给Framework中的形参
//其中SetLedLeave就说调用MCUDriver中的函数，作为实参赋值给Framework中函数的形参
/*************************************************************
** Function name: LEDConfigSetYellowLedStatus
** Descriptions: 设置绿色LED状态
** Input parameters: status：LED状态 0：熄灭 1：常亮 2：闪烁
** cycle：周期单位秒
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfigSetSysLedStatus(uint8_t status, float cycle)
{
SetLedStatus(&gSysLed,status,cycle); //调用Framework中的接口函数
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Init
** Descriptions: led初始化
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Init(void)
{
LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_Toggle,1);
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Loop
** Descriptions: led周期循环函数
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Loop(void)
{
LEDRunCycle(&gSysLed); //调用Framework中的接口函数
}
其中初始化中的函数LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_Toggle,1)中的1是不是很熟悉，没错，他就是Framework中的cycle值，这里给的是1ms，如果好奇的同学可以试试改变这个1会怎么样？
大家可以试试将上面的代码改成下面的：
//情况1
#include "LEDConfig.h"
#include "LEDControl.h"
#include "LEDGPIO.h"
LED_EXPORT(gSysLed,1,SetLedLeave); //调用Framework中的接口函数，作为实参赋值给Framework中的形参
//其中SetLedLeave就说调用MCUDriver中的函数，作为实参赋值给Framework中函数的形参
/*************************************************************
** Function name: LEDConfigSetYellowLedStatus
** Descriptions: 设置绿色LED状态
** Input parameters: status：LED状态 0：熄灭 1：常亮 2：闪烁
** cycle：周期单位秒
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfigSetSysLedStatus(uint8_t status, float cycle)
{
SetLedStatus(&gSysLed,status,cycle); //调用Framework中的接口函数
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Init
** Descriptions: led初始化
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Init(void)
{
//LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_Toggle,1);
LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_ON,1);
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Loop
** Descriptions: led周期循环函数
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Loop(void)
{
//LEDRunCycle(&gSysLed); //调用Framework中的接口函数
}
//情况2
#include "LEDConfig.h"
#include "LEDControl.h"
#include "LEDGPIO.h"
LED_EXPORT(gSysLed,1,SetLedLeave); //调用Framework中的接口函数，作为实参赋值给Framework中的形参
//其中SetLedLeave就说调用MCUDriver中的函数，作为实参赋值给Framework中函数的形参
/*************************************************************
** Function name: LEDConfigSetYellowLedStatus
** Descriptions: 设置绿色LED状态
** Input parameters: status：LED状态 0：熄灭 1：常亮 2：闪烁
** cycle：周期单位秒
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfigSetSysLedStatus(uint8_t status, float cycle)
{
SetLedStatus(&gSysLed,status,cycle); //调用Framework中的接口函数
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Init
** Descriptions: led初始化
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Init(void)
{
//LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_Toggle,1);
LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_OFF,1);
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Loop
** Descriptions: led周期循环函数
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Loop(void)
{
//LEDRunCycle(&gSysLed); //调用Framework中的接口函数
}
//情况3
#include "LEDConfig.h"
#include "LEDControl.h"
#include "LEDGPIO.h"
LED_EXPORT(gSysLed,1,SetLedLeave); //调用Framework中的接口函数，作为实参赋值给Framework中的形参
//其中SetLedLeave就说调用MCUDriver中的函数，作为实参赋值给Framework中函数的形参
/*************************************************************
** Function name: LEDConfigSetYellowLedStatus
** Descriptions: 设置绿色LED状态
** Input parameters: status：LED状态 0：熄灭 1：常亮 2：闪烁
** cycle：周期单位秒
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfigSetSysLedStatus(uint8_t status, float cycle)
{
SetLedStatus(&gSysLed,status,cycle); //调用Framework中的接口函数
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Init
** Descriptions: led初始化
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Init(void)
{
LEDConfigSetSysLedStatus(LEDConfig_Toggle,2);
}
/*************************************************************
** Function name: LEDConfig_Loop
** Descriptions: led周期循环函数
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void LEDConfig_Loop(void)
{
LEDRunCycle(&gSysLed); //调用Framework中的接口函数
}
试试上面的代码，你看看这三种情况的效果，针对你LED的情况，你也许就能领悟到这个调用的风格是多牛逼！！！在这里再说一句，吊哥牛逼！
在最后补充一句，当调用LED闪烁的时候，别忘记把Framework中LEDControl.h中的#define LED_TIMEBASE(ms) gLED_TimeCNT+= ms这个函数放在系统滴答定时器的中断服务函数中，并赋值ms=1，表示没1ms，这个gLED_TimeCNT的值+1，这里主要是调用LEDContrl.c中的
void LEDRunCycle(PLEDControl_Struct gLED)
{
if(LED_TIMEOUT(gLED->cycle * 1000,gLED->startTime)) {
gLED->startTime = LED_GETTIME();
if(gLED->state == LEDState_Toggle) {
LEDToggle(gLED);
}
}
}
这个函数中的技数时间，LED_TIMEOUT(gLED->cycle * 1000,gLED->startTime）这个函数乘以1000，就是表明1ms时间gLED_TimeCNT加1，要+1000次1，那1ms+1，+1000个1是不是1s呢，所有就实现了1s闪烁LED灯的效果~~~大家慢慢领悟吧
下面把滴答定时器中断服务函数中的代码放出来，方便大家借鉴。
烧写完代码，你的LED灯就会闪烁了~~~第一步就成功了！
今天就到这里，希望对大家有帮助，我也是小菜鸡，初学者，之所以发出来，是希望能帮助到跟我一样的同学，少走弯路~~~
最后，谢谢吊哥的无私开源代码~~~谢谢大佬！！！
DRunCycle(PLEDControl_Struct gLED)
{
if(LED_TIMEOUT(gLED->cycle * 1000,gLED->startTime)) {
gLED->startTime = LED_GETTIME();
if(gLED->state == LEDState_Toggle) {
LEDToggle(gLED);
}
}
}
这个函数中的技数时间，LED_TIMEOUT(gLED->cycle * 1000,gLED->startTime）这个函数乘以1000，就是表明1ms时间gLED_TimeCNT加1，要+1000次1，那1ms+1，+1000个1是不是1s呢，所有就实现了1s闪烁LED灯的效果~~~大家慢慢领悟吧
下面把滴答定时器中断服务函数中的代码放出来，方便大家借鉴。
烧写完代码，你的LED灯就会闪烁了~~~第一步就成功了！
今天就到这里，希望对大家有帮助，我也是小菜鸡，初学者，之所以发出来，是希望能帮助到跟我一样的同学，少走弯路~~~
最后，谢谢吊哥的无私开源代码~~~谢谢大佬！！！