無感無刷直流電機之電調(diào)設計全攻略

前 左手定 磁回路分析 新西達2212外轉(zhuǎn)子電機的結(jié) 新西達2212電機的換相分 調(diào) 電流檢 定時器T0的溢出中斷服務程 利用T0延時（毫秒極 利用T0延時（微秒極 過零檢測與換相代碼分 啟動算 通信模 串口通 高級話 附錄 附錄 附錄 附錄 少走了很多彎路。在此要感謝各位前輩大俠和的ourdev。:-)timegate20107月AN885DCMotorsMadeEasy（scalePZ104）Atmel公司的編號為：AVR194、AVR491、AVR492的幾篇文檔，都寫得很不錯，深入淺出，很適合的初學者學習。稍被一些無刷電機一上來那些總總的關(guān)于什么磁路、磁導率、氣隙飽和、去磁曲線等FBILFBILT1-1EvBLEvBLT，B和L的夾角。

1-2的N極。

1-3MicroChip,scaleAtmel三家公司的文檔中，都不約而同地采用了這種方法來說明無刷電機的工作原理，其原理說明見圖1-4：圖1-4（摘自scalePZ104文檔1-4中，當兩頭的線圈通上電流時，根據(jù)右手螺旋定則，會產(chǎn)生方向指向右的外加磁感應強度B（如粗箭頭方向所示，而中間的轉(zhuǎn)子會盡量使自己內(nèi)部的磁力線方向與外磁1-5所示：圖1-5（摘 scalePZ104文檔（comutation圖1-6（修改 scalePZ104文檔A,B,C6種AB,AC,BC,BA,CA,CB1-7(a)~(f)6種情況下每個通電線6次換相后，內(nèi)轉(zhuǎn)子正好旋轉(zhuǎn)一周（即360。再 (b)AC相通電情 (d)BA相通電情(e)CA相通電情形 圖1-7星形繞組兩兩通電的6種情形圖1-8換相前和換相后的情形（摘 scalePZ104文檔 (b)繞組聯(lián)結(jié)方式（摘自5iMX）圖1-9三相9繞組3對極內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機結(jié)構(gòu)6NS極圖1-10給出了一個對齊的運動趨勢的圖例。1-102子的主要質(zhì)量都集中在外殼上KV值在幾百到幾千之1000KV11伏的電壓條件下，最大空載轉(zhuǎn)速即為：11100011000rpm（rpm的含義是：轉(zhuǎn)/分鐘。匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大；繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流圖1-11一些常見外轉(zhuǎn)子無刷電機結(jié)構(gòu)（摘 scalePZ104文檔其分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機類似，這里再一遍吧：轉(zhuǎn)子永磁體的N極與定子繞組S極有對齊的趨勢，轉(zhuǎn)子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊的趨勢。12繞組的線圈是其繞組是怎么繞的，看在損失一個電機的份上，也該給個酷字，呵呵。圖1-14畫出了XXD2212電機的繞組繞法，跟我們都不太一樣，是吧？（注意圓心處三根導線是互 XXD2212電機結(jié)構(gòu)（摘自網(wǎng)友liuliu443所發(fā)帖子1-131-156種兩相通電的情形，可以看出，盡管繞組和磁極的數(shù)量可以有許內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進行通電換相。當然，如果你想兩個繞組，所以電流是分走的。這里為使問題盡量簡單化，下面幾個圖中只畫出了主要講是足夠了，但如果你翻閱的無刷電機的書夠多的話，你會發(fā)現(xiàn)，幾乎沒有哪本是采用上面這種結(jié)構(gòu)來說明無刷電機的工作原理的，這些中用的都是類似圖1-17所示的流電機來用也沒問題。真正的工業(yè)用無刷直流電機的定子繞組實物圖見圖1-18。順便說一句，筆者遍查還施水閣中關(guān)于無刷電機的典藏古今中外約十來本（80年代的書應該算古了1-161-17組聯(lián)結(jié)方式為：A’、B’、C’端通過星形聯(lián)結(jié)在一起，A、B、C為電機的三根引出線。其實物外形見圖1-18（注意辨別圖1-18和圖1-12的繞組形式的區(qū)別）圖1-18無刷直流電機定子繞組結(jié)構(gòu)（摘自的楚一件事情，就是在這種繞組結(jié)構(gòu)下，磁感應強度B的分布情況。“目前，國內(nèi)外對無刷直流電機（BrushlessDCmotor,BLDCM）定義一般有兩種：一則被稱為永磁同步電機（permanentmagnetsynchronousmotorPMSM；另一種定義則認為B的分布情況。我們預定義磁感應強度方向向外為正，從圖中可以看出，1-191-2066個中間過程，這是為了轉(zhuǎn)起來了。同理，與AA’的情況類似，BB’也會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個逆時針的反作用力。1-20(c)。這樣，每過60°換相通電，轉(zhuǎn)子就可以一直轉(zhuǎn)下去了。 (b)轉(zhuǎn)過 (c)AC相通(d)轉(zhuǎn)過 (e)BC相通 (f)轉(zhuǎn)過BA相通 (h)轉(zhuǎn)過 (i)CA相通(j)轉(zhuǎn)過60° (k)CB相通電 (l)轉(zhuǎn)過60°圖1-20轉(zhuǎn)子位置與換相的關(guān)系（參考自《電動機的單片機控制》著）1-21磁力線分布（摘自《IndustralBrushlessServomotorsBrushlessServomotors》的書中提到結(jié)論的。也就是說，我們現(xiàn)在可以放心地用左手定則和想更全面研究無刷電機的朋友。（老樣子，沒有，館借的）為了方便說明問題，每個繞組的N匝線圈現(xiàn)都簡化成了一個，而且我們對所有繞組和磁極都做一了個編號，見圖1-22。即同時施加給轉(zhuǎn)子一個逆時針方向的反作用力。同時，A1-2導線處于S極下，但電流方向A1-1相反，所以還是會施加給轉(zhuǎn)子一個逆時針方向的作用力。與此類似，A2-1，A2-2，B3-1，B3-2，B4-1，B4-2都會施加給轉(zhuǎn)子一個逆時針方向的作用力，讀者可自行分析。至 新西達2212電機AB相通電時情1-20，先看圖(a)和圖(b)ABCC’C邊在圖(a)N極的磁力線并產(chǎn)生一個正向的感生電動勢，在圖(b)S極的磁力線而定義。這說明，在AB相通電期間，如果我們?nèi)y量線圈CC’上的電壓，會發(fā)現(xiàn)其間有一圖1-24所示（圖在下頁。以叫“反向感生電動勢”（BEMF1-25。1-241-25AA’BB’上產(chǎn)生的反電動勢是很大的，兩個加起來幾12V。為什么呢，因為線圈繞組本身的等效電阻很?。?.1歐左右，如果反電AA’BB’5.7V的反電動勢，那么它們串聯(lián)起來就產(chǎn)生11.4V的反電動勢，結(jié)合圖1-25看，那么加載在等效電阻上的電壓就為1211.40.6VAB的電流就是0.620.1)3A，看來這個假設還是比較，為AB相通電快結(jié)束時的情況，CC’產(chǎn)生的感生電動勢的等效電路圖如圖1-26(b)所示。(a)t0時刻的等效電路圖 圖1-26AB相通電期間CC’的感生電動勢如果我們?nèi)y量C點的電壓，其值應為65.711.7V；在t1時刻，C點的電壓值應為65.70.3V。ABC引線的電壓，一旦發(fā)現(xiàn)它低于6V30t0t130°就可以換相了。如AD6V。這時候模擬比較器的作用就來了，它天生就是干這個活的料。比較器的聯(lián)結(jié)電路圖見圖1-27。一旦C6V，比較器馬上可以感知并在輸出端給出一個下降沿。同理，當電機處于繼續(xù)往前，當電機開始進入BA相通電時，C相輸出電壓一開始會處于一個較低的狀態(tài)（0.3V一個上跳沿。接下來的CA，CB相通電情況也類似，不再贅述。1-27C相輸出6V6V，這個留待第二章再這剩下的30°究竟要花多少時間？0°~60°的小范圍區(qū)間內(nèi)基本是恒定的：ABC相過零的前半段時間，基本等于后半段的時間。所以只要記錄下前半段的時間間隔T1，等過零出現(xiàn)后再等待相同的時間，就可以換相了。事實上德國MK項目的BL-Ctrl電調(diào)程序就是這么干的。我們來看看這樣做會有什么：1-28(a)1-20(a)AB剛開始通電時的情況。轉(zhuǎn)過30°后，到達圖(b)的位置時，CAC導通，將成為圖(c)的狀態(tài)。這時，CC’線圈還處NSCC’的磁感應強度為零，CC’上將不產(chǎn)生電磁力。也就是說此時只有線圈AA’在出力，CC’處于出工不出力的狀態(tài)。不過這個情況只是瞬時的，只要轉(zhuǎn)子稍微向前再轉(zhuǎn)一點，穿過C’和C的磁感應強度就會開始增加，CC’就會開始出力?；貞浺幌聢D1-19，如果梯形波電機工藝做得比較好，磁感應強度上升和下降直線比較陡峭的話，CC’接著往下看，當轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)過30°到達圖(d)的位置時，一切，相安無事。當轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30°到達圖(e)的位置時，會檢測到B相的過零，此時如果立刻換相成BC相通電，30606次相。如果有時間的 (b)轉(zhuǎn)過 (c)AC相通(d)轉(zhuǎn)過30° (e)轉(zhuǎn)過30° 圖1-28換相時各情景的分析新西達2212電機的換相過程。不過在此之前，先要介紹一個概念：電角度。A2-1S2A1-2A2-1一個完整周期，期間應該完成全部的6次換相。(a)A1-2,A2-1繞組邊處于S2下 圖1-29新西達2212電機的一個電周期360/751.436步換相狀態(tài)，每步所轉(zhuǎn)過的機械角為51.43/68.57度。由于S2S336060°1-30(a)中，N2S2A1-2繞組邊，AB相開始導通。由于其B3-2，B4-1，B4-2都會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個逆時針方向的電磁力。且每個繞組邊產(chǎn)生的反電動勢為：略小于12/81.5V。其等效電路圖見圖1-30(b)。比較麻煩的是分析此時C相的感生電動勢電動勢，第二路電流路徑中的每個繞相抵消，C1-1C1-2的互相抵消，C2-1C2-2的互相抵消，C3-1C3-2的互相抵消。B2-1,B2-2,C4-1,C4-21-30(c)。值約為8V，大于繞組中點電壓6V。情況同圖1-30(a)，這里就不重復了。要分析的是第二路電流中的反電動勢情況：從圖中可以看出，A4-1A4-2的反電動勢相互抵消，B1-1B1-2的相互抵消，B2-1B2-2的相互抵消，C2-1C2-2的相互抵消，C3-1C3-2的相互抵消，C4-1C4-2的相互抵消，A3-1,A3-2,C1-1,C1-2能產(chǎn)生有效的反向感生電動勢，其等效電路圖見圖1-31(b)。AB相通電期間，C6V的中點；也就是說，期間發(fā)生了一次見其定量分析之復雜，怪不得鮮有對這種電機結(jié)構(gòu)做詳細講解。AC1-15(b)，第二路就自己分析啦，偶實（）方式來控制電機的輸入電壓。占空比越高，等效電壓就越高，占空比越低， 足以驅(qū)動無刷直流電機，所以必須要再接一個功率管來驅(qū)動電機。功率管可以是MicroKopterV1.2版本的電調(diào)電路，完整的電路原理圖附錄二中還給出了一個商業(yè)電調(diào)的電路（鳳凰25A電調(diào)，雖然主控一個用的是下面分模塊地一部分一部分地分析其功能電路。GND接電源鋰電池負極，U_BATMEGA8ADC7C17用來消除電源中的一些高頻波紋的影響。一節(jié)標準鋰電池的電壓為3.7V，一般航模用鋰電池都是三節(jié)串聯(lián)，也就是11.1V。若電池即將用盡，VCC會下降，相應的U_BAT測得的電壓也會下降。不過在MK項目的電調(diào)程序V0.41版本中，作者把電壓的工作放在了主控板上，所以在整個電調(diào)程序中沒有任何測量ADC7通道的代碼，本模塊基本屬于雞肋。:)換相控制電路主要由6個功率場效應管和一些電阻和三極管構(gòu)成，雖然原理不2-2Q1Q6ABQ1Q4管，而使其他管保持截止。此時，電流的流經(jīng)途徑為：正極→Q1AB→Q4→負極。這樣，六種相位導通模式：AB,AC,BC,BA,CA,CBQ1Q4,Q2Q2,常開的一種驅(qū)動方式。比如在AB相導通時，單片機給Q1的柵極是信號，而給Q4圈由于自身電感的作用產(chǎn)生極高的瞬時反電動勢（回憶一下：ULdi）以這時候二極管的作用就來啦，在2-4所示的箭頭2-3各相電壓波形（lijieamd實驗結(jié)果有什么影響。當處于高電平期間，A12V6V，根據(jù)我們在第一章的分析，CC點產(chǎn)生接近于CC點的電壓就C線圈本身的感生電動勢不過零，比較器輸出就不會產(chǎn)生跳變。有人也AB點的電壓值估計出來的，這個放到下面的“反電勢2-52-3CC端電壓如果負得太厲害，Q2的二極管就會導通，而將C端電位鉗制在-1V左右。C點理想的電壓波形應該是這樣的： C點電壓波形（想象圖用的。為什么呢？問題于N型場效應管的門限開啟電壓VGS。Q1Q1的柵極必須至少加載12315V的電壓，這個已經(jīng)超解決的方法有兩個：一是采用自舉升壓電路，“hn_ny_dxs”同學給出了一個完整圖有，在那個帖子的26樓還有他對升壓電路的工作原理的說明。另法就是采用3個N型場效應管和3個P型場效應管，這樣可避開驅(qū)動電壓的MK項目的電調(diào)采用的方案。PPNP三極管（7(b)值電壓都會在-3~-20V之間。NMOSFETSTEUER_A5VNA-就會導通，I/OFDD6637PMOSFET，當STEUER_A+端給出高電平時，三極管導通，F(xiàn)DD6637FDD6637的柵源極之間就會形成一個負電壓，而導致場效應管NA+導通。圖中P管的電阻R2,R3IRIRFR5305（P管）IRFR1205（N管），兩者到底有什么不同？稍后逐個參數(shù)地比較一下兩者的區(qū)別。另外，關(guān)于MOSFET《MatchingMOSFETDriverstoMOSFETs（MicrochipAN799，大家有時間的1.額定參數(shù)（AbsoluteumVDS或VBR3055±20±20 @TC2516144620160I1225 @TC25140107TJ,VDS或VBR-35-55±25±20 @TC25I @TC2557110TJ,-55~-55~個表格中可以看出，V1.2MOSFETV1.1版本，但電流特源極額定電流還和柵源極電壓VGS2-10IRFR1205的VGSID曲線，稱為轉(zhuǎn)移特MOSFETgFSgFSID/VGS，單2-10IRFR1205的轉(zhuǎn)移特性（IR12052.熱傳導特性（Thermal1.051.42.21.4結(jié)-空氣環(huán)境熱阻(PCB貼片散熱405096110溫度就好比是電壓。Junctiontemp（結(jié)溫）即是半導體的溫度。一般來說，結(jié)－殼熱阻來降低溫差。從表中也可以看到，第二行通過PCB散熱后的熱阻要明顯小于第三行。不過3.電氣特性（ElectricalIRLR7843（N管IVDSVGS1VDSVGS25VGSVDSVGSVDSVDSID1.5VDSID2~VGSIDVGSIDIVDSVGS-1VDSVGS-25VGSVDSVGSVDSVDSID-1VDSID-2VGSIDVGSID65gVDSID35VGSID8能會在柵源極導通大電流時產(chǎn)生的熱量（PI2R并且的壓降。另外V1.24.動態(tài)特性（DynamicIRLR7843（N管VDSVGSfVDSVGSfVDSVGSfVDSVGSf響電路性能的主要。從表中數(shù)值中可以看出，一般CissCrss，但由于（Miller）故動態(tài)特性也會優(yōu)于V1.1版本，這可能是其換型的主要原因。2-11MOSFET5.開關(guān)特性（SwichIRLR7843（N管tdVDD15VID12AVGS4.5VRG25VDD28VID25AVGS5VRG7.34269td(off3447t1960ID12AVDSVGS34ID25AVDSVGS659.1121227tdVDDIDVGSRG18VDD28VID16AVGS10VRG141066td(off6239t3663ID14AVDSVGS45ID16AVDSVGS637131029時間ton即為延遲時間td(on與上升時間tr之和。后面的關(guān)斷時間toff的定義也類似。（2-12開關(guān)特性參數(shù)（FDD6637再來看看參數(shù)“總柵極充電量Qg”的作用，Qg的單位是C（可結(jié)合圖2-13和2-12MOSFET開通時，由于有柵源極電容Ciss的存在，在其充電當VGS上升到開啟閾值電壓VGS(th時，ID才明顯上升，同時VDS下降，進入上升時間。在上升時間里，由于VDS下降，使柵極電流向漏極與柵極之間的“傳輸反向電容Crss（Crss先反向臺，這段時間內(nèi)VDS持續(xù)下降而VGS基本保持不變，這就是上面所說的上升時間tr。等到tr后，柵極電流才繼續(xù)向Ciss充電，最后VGS2-13柵極充電波形（FDD66376.二極管特性（Drain-SourceDiodeIRLR7843（N管VGSIS1.0VGSIS1.3IFdi/dt39IFdi/dt6536160VGSIS-0.8VGSIS-1.3IFdi/dt28IFdi/dt7115170已經(jīng)很貼心地幫你在中把二極管集成進去了，并且是穩(wěn)壓二極管，可以保護VDS不至于過大而擊穿MOSFET。2-14電調(diào)A相的上臂和下臂（MKV1.2版本首先要明確一個概念，模擬電路不是軟件編程、非0即1，而是續(xù)變化的過程。無論是電容上的電壓還是電感上的電流，都不能突變，否則將產(chǎn)生性的。上跳沿和可大致計算為：Itd(on)

R17可以讓柵極電容慢慢放電，而不至于使器件擊穿，100歐是比較通用的做法。圍沒啥特別的講究，筆者曾經(jīng)用1.8k180k都仿真過，看不出對輸出波形有明顯影響。從低電平變高電平后，VCCR2BCR2太大會導航算法，在諸位四軸達人中實力不俗。lijieamd寫的關(guān)于調(diào)試無刷電機的兩篇心得帖子都很有分量，在附錄二中給出，大家有的話可以去看一看。R3，是三級管的基極電阻，這個沒啥特別的講究，只要確保三極管能正常工作2-17 電路V1.2版本的成品電調(diào)（購自淘寶西子書店2-17ShuntADC6通道。那作者為什么在原理圖上畫得那么令人費解？目的是為了原理圖生成PCB圖時方便，因為shunt本質(zhì)上是一段地線，而不是個元件。體的電阻率，L是導線長度，S蛇形走線不太好量，筆者用直尺大致量了一下，約為4.5厘米左右，也就是4.5102m。以去問問公司的PCB打板供應商線寬這里我量了一下，大概為2mm左右。R3.51052

程序為證：在電調(diào)程序（V0.41版本）main.h的第26行，有如下宏定義：#define //abca.20A作為最終程序內(nèi)部的電流表示值（35行的作用是數(shù)字濾波，這個我們放待第三章軟shunt20Ashunt上會產(chǎn)生200.0110.22V至于后面的一階RC低通濾波電路，是為了濾去一些偶爾產(chǎn)生的瞬時高頻分量。V1.2注意圖中的頻率單位為rad/s，換算成Hz時還要除以2。2-18(a)V1.1RCBode2-18(b)V1.2RCBode前面，反電動勢檢測，需要不停比較中點電壓和A相B相C相三個端點的電壓，MK電調(diào)的。分別為NULL_A,NULL_B,NULL_C,再連接到單片機的ADC0,ADC1,ADC2引腳。而MIT為估測的變形后的中點電壓，接單片機的AIN0引腳。只要在AB通電期間開通NULL_C和MIT的比較；AC通電期間開通NULL_B和MITTLE的比較；BC通電期間開通NULL_A的比較，就可以成功檢測出各相的過零。無刷電機的上都有照搬，應該也不是MK項目那個德國人的?，F(xiàn)在我們來分PHASE_C12VMIT點電壓值是多少？NULL_C點電壓值又是多少？ =4V，NULL_C=5.3V。此時NULL_C點電壓高于MIT 時，PHASE_C端輸出的電壓就是繞組中點電壓6V，此時可以算得：MITTLE=3V，NULL_C=3V，可見此時模擬比較器處于零界狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動C線圈產(chǎn)生的電動勢PHASE_C端測得的電壓為5V，放到這個電阻網(wǎng)絡里一計算，結(jié)果得：MIT 發(fā)生了一次跳變，過零被檢測到。在2008年前后，那時候的四軸端的熱鬧。一時間，各路高手達人群集于此，紛紛使出解數(shù)，重畫原理圖的重畫原理圖、PCB打板的打板、改程序的改程序，豪氣云天，頗有當要專門自畫PCB，淘寶上有很多仿MK項目的電路板，而且價格也還算合理，一般它必關(guān)注硬件問題。不過如果你打算DIY出來賣……呃……還是自己畫板好了。2-20筆者自行焊接的電調(diào)實驗板（shunt導線FDD6637RemarkFDD6637較多，大家注意甄別。最后要強調(diào)的一點是：機電實驗不是電子實驗，是有一定性的！高速旋轉(zhuǎn)的leoli321在測試電機在運行中堵轉(zhuǎn)時，食指醒大家，一定要注意安全，lijieamd網(wǎng)友也曾專門發(fā)帖提醒大家注意安全。另外，玩模型的帶一樣，關(guān)鍵時候能幫你大忙。再次重申一下：DIY時千萬不要忽視安全問題！ 防護眼更加清晰，本章將把MK電調(diào)程序中關(guān)于電機驅(qū)動的部分單獨抽出來，分幾個進行講回切換的麻煩：）void這個函數(shù)位于og.c文件的第9行，比較簡單，功能為初始化單片機的ADC模塊。2IntRefV1.2版本電V1.1版本電路的不同設計。對比原理圖你會發(fā)現(xiàn)，V1.15VAREFV1.22.56VAREF引腳是懸空于如何判斷是V1.1電路還是V1.2電路，這個我們放到下一章再講。uintMessAD(ucharchannelADMUXADC用的，有可能在調(diào)用本函數(shù)的時候，IntRef57ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束的，而59ADC60行恢復AC的管腳復用功能，第61行返回測量值。void本函數(shù)位于og.c文件的第66行，本函數(shù)的功能是快速測量shunt上的電流大小（shunt于歷次所測到的最大Strom值。最后第75,76兩行有點畫蛇添足。void數(shù)中的絕大部分語句和FastADConvert+MessAD是相同的，唯一不同的就是第35行：Strom=(I+Strom*7)/的值（i值）1/8Strom7/8權(quán)重，最后結(jié)果放入Strom。 都用作的發(fā)生器用。T2T2的溢出功能，T2的溢出中斷服務程序只是個空架子。timer0.c20SIGNAL(SIG_OVERFLOW0)MEGA8的數(shù)據(jù)手冊可知，T00255產(chǎn)生中斷，然后再從零開始計數(shù)。故每次溢出中斷產(chǎn)生的I2C_Timeout,PPM_Timeout,SIO_TimeoutI2C、PPM,、串口通信用的，這如果要進行毫秒極的延時，主要是利用uintSetDelay(uintt)和char怎么做呢，下面我們來看一個情景分析。假設我現(xiàn)在要延時100ms，就應該這么寫：unsignedinta=SetDelay(100);=12345SetDelay(100)12345+100-1a中，a123444。然后whileCheckDelay(a)，返回值為(12444CountMillseconds&0x80008，CountMillerseconds=123450while里循環(huán)。當時間漸漸過去，CountMillseconds100ms后，CountMillseconds12445-后這時候就會返回非零，退出while循環(huán)。而且由于無符號數(shù)加法的特性，即便在調(diào)用Delay_ms(unsignedintw)函數(shù)幫你把這三句話都集成到一個函數(shù)中了。main.c140voidWait(uchardauer)函數(shù)可以完成微秒極延時。前面曾經(jīng)，TCNT0的計數(shù)頻率為1MHz，也就是每過1us會自加1。在Wait這個函數(shù)中時極限為255us。void_Init(void)函數(shù)中完成了T1T2的初始化。在函數(shù)中，_OFF是一個宏，這個宏我們后面會分析，其中的TCCR2=0x41;完”，，CS2[2:0]=1｛T2晶振，T2的頻率就為32kHz這個宏中的TCCR1A=0x01;131行的TCCR1B=……;兩句話完成了對T116kHz當這個函數(shù)運行完后，T1T2OC1AOC1BOC2都是0，信號還并未產(chǎn)生。只有當運行voidSet (void)函數(shù)后（main.c文件第84行，MEGA8內(nèi)部才會 SetOC1AOC1BOC2中。變量取值范圍為0~255，00%，255100%，中間的按比例折合。第89~93行判斷將要設定的值是否超過最大值，這里全局變量Max的值為16kHz的25行，#ifFDD_IRLR1，我們從第二章的電路知道else中的內(nèi)容，將全局變量中的值，設置進OCR1A,OCR1BOCR2。中斷時說明過零產(chǎn)生，然后準備換相。在第一章已經(jīng)了，德國MK電調(diào)的換相策些宏都定義在BLMC.h文件中，我們先把這些宏的功能都看一遍（注意要對照電路看。由于筆者用的是16kHz的頻率，故關(guān)于32kHz的定義都會略過，兩者的代碼都是類似 _C_ON{TCCR1A=0xA1;TCCR2=0x61;OC1A引腳（NC+）輸出信號。TCCR1ATCCR2的定義查一下手冊便可，理解起來應該不難，這里T1和T2都采用的是“相位修正模式”。注意最后一句DDRB=0x02;會在STEUER_C+輸出信號的同時將 _B_ON DDRB=0x0E;PORTB&=STEUER_A+,STEUER_B+,STEUER_C+三路信號。而且關(guān)得比較狠，連輸出比較寄存器OCR1A,OCR1B,OCR2都一起了。最后將OC1A,OC1B,OC2三個引腳都變成普通GPIO口，并輸出低電平。#defineSTEUER_A_H #defineSTEUER_A_L{PORTD&=~0x30;#defineSTEUER_OFF #defineSENSE_AADMUX=功能：將ADC0管腳復用為模擬比較器的反向輸入端。其中IntRef已經(jīng)面解釋過了，后面的SENSE_B,SENSE_C也類似。#defineClrSENSE#defineSENSE((ACSR&#defineSENSE_L(!(ACSR&NULL_C#defineSENSE_H((ACSR&和剛才的表達式相反，當 電壓高于NULL_X時，表達式的值為真；反之MITNULL_X#defineENABLE_SENSE_INTCompInterruptFreigabe=1;ACSR|=0x0A;}ComInterruptFreigabe是一個全局變量，不過在程#defineSENSE_FALLING_INTACSR&=#defineSENSE_RISING_INTACSR|=#defineSENSE_TOGGLE_INTACSR&=要分析模擬比較器的中斷服務例程：SIGNAL(PARATOR)。80SENSE_H宏的值，此時為真，故局sense=1Switch(Phase)條件判斷語句，Phase是一個全局變量，表示當前通電相位，0~5分別表示：AB,AC,BC,BA,CA,CBAB相通電，Phase的值為0，故進入case0條件。，的值，若為非零，則調(diào)用AdConver()函數(shù)采樣一次電流大小。在第四章我們會看到，在主程序中每隔一定的時間就會將ZeiZumAdWandelen置1，以達到定期電流的目的。然后在第89行和90行將模擬比較器設置成比較B相電壓NULL_B和中點電壓NULL_BBif1-24表示的是理想的電流和感生電動勢，感生電動勢是導體切割磁力線產(chǎn)生的，而(b)B線圈自身的電感產(chǎn)生的（其大小要高于切割磁力線的感生電動勢大小(a)換相前各線圈感生電動勢 (b)換相后各線圈感生電動勢圖3-1從AB到AC換相過程中各線圈的感生電動勢BB相感生電動勢的主要因素，3-2各相感生電動勢的實際波形（dasuantou的實驗結(jié)果 到了這一現(xiàn)象，見圖3-3。 信號驅(qū)動時的消磁波形（摘自網(wǎng)友lijieamd實驗結(jié)果）由于消磁的存在，B端會在AC相通電期間，產(chǎn)生兩次上沖過零（也即模擬比較器會捕捉到兩次下跳沿前一次是，后一次才是真的。由于這第一個上沖的脈沖3-4a點，然后單片機還要做一些保存堆棧指針啊、PC跳轉(zhuǎn)啊之類的亂七八糟的事，等到運行到中斷服務程序的第80行的時候，實際的波形已經(jīng)到圖3-4b點了，這時SENSE_Hsense=1AC相通電，Phase199行的caseelseACbreak186while表SENSE_L0do-whileifsense的存在，這次短暫過零上沖并沒有對換相造成影響。而且對于B相檢測期間其他的瞬時過零干擾脈沖 B相感生電動勢Eb的波do-whileBB相真正過零模擬比較器檢測到過零，但中斷服務程序運行到第80行的時候，實際的波形已到了b點，按照我們剛才的分析，if判斷會把它當成一種干擾而忽略，程序繼續(xù)往下運行到186cwhile的判斷語句，接著就會退出中斷 B相過零時的波MK才能理解的。記得壇子里有位海綿寶寶網(wǎng)友，這些東西只是江湖一層紙,戳穿不值半MKcharAnwerfen(uchar)這個函數(shù)中（main.c文件的第162行，下面分兩步講，前半部分關(guān)注于啟動算法程0~255，按比例折合，00%，255100%。在主程序中，使用的是Awerfen(10)來調(diào)用本函數(shù)的。進入函數(shù)后，首先在166行關(guān)掉模擬比較器中斷，接著先給一個較小的Manuell函數(shù)里看看。ManuellBLMC.c192行。進入ManuellPhase0198AMOS管輸出信BA,CA,CB體分析，這里只要知道是在延時過扯中不斷循環(huán)運行while中的內(nèi)容就可以了。while(1)啟動算法主循環(huán)。0表示不忙，1300for100us30ms，跟這段時間比起191DebugAusgaben函數(shù)的功能是將一些當前信息寫到調(diào)試結(jié)構(gòu)中退出啟動函數(shù)，返回值為0，說明啟動失敗。200timer14/151是為Ctimerwhile(1)的主循環(huán)202ManuellAB203~204Phase的值每次自加1，并在0~5之間。205行再測一次電流。206行再設一次（這句好像有點多余。直到207行才把10這個值真正設到Ocxx寄存器中。之后回到上面的while(1)主小循環(huán)，開始第二次循環(huán)，此時timer的值已變?yōu)?00-(300/15+1)=279for279279*100us=27.9ms。后面的流程也是減小到25以下。tAn1tA14t30ms。這是個指數(shù)函數(shù)，下面

在高中物理里我們學過，對于直線運動物體：Fma，如果寫成微分形式就是126，但由于轉(zhuǎn)子是處于加速運動狀態(tài)，轉(zhuǎn)過n的時間是逐漸減小的。如果轉(zhuǎn)子是處于勻加速運動狀態(tài)的，那倒好辦了，高中物

MFrnBLIrrnB,LrII等于多少呢？有人說，IURU R是外加電壓，EE又等于多少？根據(jù)右手定則，EnBLVVEnBLr，將這個E代入上面的I再代入上面的M得：2MnBLrU(nBLr) nB,LrUk1

，

R

Mk1 k2 這是一個典型的一階線性非齊次微分方程，再用我們剛才簡寫方法，設

k2Jkk1

kek4dtdtCek4t

kk4C，當t0時0，代入式(3.5)Ck3

k3，則式(3.5)k4 kk 好了，現(xiàn)在3-6中的t1,t2,t3……的關(guān)系了，01t1(k5k5ek4t 02

kek4t

kek4t

1t1(kkekt)dtktt1(k5ekt1

t)k

k5ekt

5k

k5k

4 k (kk

4)dt ktkt5ek4t25ek k (kk

)dt ktkt

5ekt

5ek 4

5 5

4 4 ktk5ektk5ktktk5ek

k5k e 5 5 5 去計算數(shù)值解，進而得到t1,t2 tn之間的關(guān)系，然后比較其曲線形狀和上面MK用的指MOSFET及其驅(qū)動ucharDelayM(uinttimer)T0提供的公用延時函數(shù)無關(guān)，下面我們先的編譯器和編譯選項（背景音樂：NobodyNobodybutyou-_-#AVRGCCDelayM函數(shù)的機理基本同Delay函數(shù)，只不過在每次while的循環(huán)中調(diào)用一下FastADConvert()測一下電流，看看是否會超過(TEST_STROMGRENZERuheStrom)，若超MotorTon273~333334~346試六個MOSFET的短路特性；③第383~426試A+,B+,C+管的導通特性；④第431~463試A-,B-,C-管的導通特性；⑤第467~491行做一些收尾工作。STEURE_OFFDelayM(50)50次電流，其中測Strom_maxRuheStrom=Strom_max，這個此時并未接上位機，故332行t=1000，然后333行將全局變量Strom。NA+管已是擊穿狀態(tài)。然后第有管子損壞，進入死循環(huán)，紅燈不停地閃爍anz下。383~426A+,B+,C383396A+VCCA線圈，在中點一分為二，一半經(jīng)B線圈流向地，另一邊經(jīng)C線圈流向地。第397行延時一段時間，第398NULL_A的MosfetOkay01A+A+管損壞而不能導通，A+399~400A+394行重新循A+121次呢，下一小節(jié)我們會看到，這是為了使電機發(fā)出音調(diào)。121次循環(huán)完成后，在402行關(guān)掉所有場效應管。法也是類似，不過這次要被測電壓小于某個值才算正常。若某個管正常，同樣會置位MosfetOkey的相應位；若不正常，則相應位。MOSFET467行開中斷，480行再延時一下下，481~486MosfetOkayanz為相應的值，并通過串口將490行再延時1秒鐘，491行向串口發(fā)送‘.’字符，說明自檢完成。錢了，所以這個實驗還是請閣下自己做一做吧，做完了別忘了把結(jié)果發(fā)到上來噢。不管是定子還是轉(zhuǎn)子，對程序來講都是一樣的，現(xiàn)在我們來看能的程序，循環(huán)。當396行打開了A+管后，硅鋼片就開始往一個方向運動了，之后的Delay(1)和MessAD(0)要花多少時間呢，只能用反匯編看，筆者在-O2編譯條件下粗看了一下，大約為20us左右。接著關(guān)掉A+后，Delay(300)根據(jù)前面的計算，延時約為180us多一點。因知道了原理后，要編一個音樂程序就是易如反掌的事情啦，只要控制好第400行DelayMEGA32MEGA8使用的電調(diào)程序中，自檢圖3-7給出了一個各音調(diào)的頻率表。3-7可以用它們中的任何一個來控制電調(diào)的信號的占空比，它們的代碼分別位于PPM_Deccode.c、twislave.cuart.cMK電調(diào)關(guān)于通信部分uglyMK的代碼的話，通信部分各位就可以大顯身手啦，我相信壇內(nèi)在座的各位高手達人一定有能力寫出比MK更為優(yōu)雅和簡潔PPM先講一下PPM的原理，這是模型中比較通用的一種信號格式，其原理是通過檢測都可以接收PPM的編碼信號。2ms1.5ms就表示50%1ms2ms表示轉(zhuǎn) PPM信號圖在程序中，主要是利用定時器T1的輸入捕捉功能來實現(xiàn)PPM的功能，程序代碼行的中斷服務程序。if先判斷，如果此時是上升沿觸發(fā)，則先把全局變量寄存器中。那么根據(jù)一上一下兩次中斷時記錄的不同的ICP1的差值，就可算出其間的時間差。如果期間T1溢出了若干次，則每次溢出，Timer1Overflow全局變量都會自加1（見SIGNAL(SIG_OVERFLOW1)中斷服務程序這樣就不會遺漏了。由于T1工作于“8位相 故其每次的溢出時累計會計數(shù)256*2=512次。明白了這點，第56行：ppm=(ICR1-tim_alt+(int)Timer1Overflow*512)/的分辨率32后，ppm4us58行可以看到，59280220。被收到，ppmPPM_Signal62行再來一次權(quán)重分的值再放入PPM_Signal全局變量。worthSollwertErmittlung函數(shù)時才能明白它的作用。這里只的值就會被置0。ZeitZumAdWadeln1的作用是通知MEGA8I2C_RXBufferI2C_Timeout推到會將Mittlestrom（平均電流）和Max（最大值）發(fā)上去。在uarc編用I2C說看不懂的人太多，筆者還是會考慮將這部分的內(nèi)容解釋一下以補全這份文檔的，不過已是下下策啦。每次令報會以字符‘#’開頭，和‘\r’結(jié)尾。每當成功收到一條報文后，都會則說明已經(jīng)有500ms沒有收到新的串口數(shù)據(jù)了。另一個是當串口收到一個關(guān)于調(diào)節(jié) 空比的指令時，這個指令會被換算成0~255的值，并放入全局變量SIO_Sollwert中。PPM給的；查看的優(yōu)先級為I2C>串口>PPM信號。用的變量535I2C有數(shù)據(jù)進PPM信號。537sollwert的最大值，538行將這個值返回。sollwert--;sollwert是靜態(tài)變量，當本函數(shù)被調(diào)用若干次后，sollwert的值就會慢慢變?yōu)?，并且返回0。505SIO_Sollwert值算出一個對應的值，然后賦到sollwert中，類似，如果若干時間沒有收到串口信號了，sollwert值也會慢慢變0。過來的，anz_ppm_werte這個值自然肯定會大于20，然后會運行if中的語句。前面，PPM_Betrieb514~517PPM_Signal值，使它不要太255]中的對應位置，算出的值就是當前要設定的522行將紅燈關(guān)掉，并在哦，最后差點忘了提醒一下，MEGA8RC作為時鐘的話，需要在程序的一否則串口通訊若報文長了可能出問題，MKBootloader中把這件事做掉了，所以在德國MicroKopter項目BL-Ctrl電調(diào)程序主程序代碼流程分析（V0.41版本）main(void)主函數(shù)了，其他該講的都講了，那這里先扯點別的，再進入正題。IDE軟件，但并不是個很好的閱讀代碼工具，如果要閱讀包含很多個文件的大型代碼LinuxU-boot源代碼的，現(xiàn)在用它來分析SourceInsight這么強大的回溯工具，如果一碰到宏MakefileMakefilesvnpitolan5-1main.c5-2BLMC.c表示當前相位 T1T05-6uart.c備工作，然后進入單片機偉大的while(1)主循環(huán)。1.0MOTORADRESSE1.1PCB板上用跳線動態(tài)設定，這段代碼也比較1.1版本及以上電路，HwVersion變量設為11；若是1.0版本電路，HwVersion則設為10。后面比較有意思的是第578行，不知道大家在看原理圖的時候有沒有注意到那個綠色V1.1V1.2PD7置于輸入設為0xC0，IntRef的作用第三章第一節(jié)就已講過，這里不再贅述。當判斷完電路版本后，579行再將PD7置為輸出模式。602~607MinUpmPulse608~611行的作618~6191。621行再次將MinUpmPulse設為未來10ms的時刻。622行填寫一些調(diào)試信號。623行將PPM_Signal設為0。用MotorTon啟動MOSFET自檢程序，并弄點聲音給你聽聽。一遍PORTB。TEST_MANUELL宏的值為大小來啟動電機，這個只在作者調(diào)試時用，正式程序中TEST_MANUELL只定義成0，故這里的Anwerfen不會運行。12550if里的內(nèi)容。所以運行頻率為：第一段每運內(nèi)容，而不必等加到255翻轉(zhuǎn)了。640行收到的值為0。643PhasealtPhase0if651行，由于此時的值設為0，故等會兒到672行第二段時會先運行一次if中的內(nèi)容。接著看656行，由于MotorGestoppttimerif里的內(nèi)容有可能運行，也有可能不故還是設成0，并在670行寫入MEGA8的寄存器。第674~678行比較簡單，開綠燈，測電流。第681行會看看MitstromTimer定時器時605行MitstromTimer被設成了254ms，這里顯然不會這么快到，故跳過if中內(nèi)容不運行。第698行看看DrehzahlMessTimer定時器到?jīng)]到時間，前面接下來的709~748行if塊中的內(nèi)容都是和電機啟動或關(guān)閉有關(guān)的，我們來看這句話：if((CheckDelay(MinUpmPulse)&&SIO_Drehzahl0||MotorAnwerfen)要進入這段if程序有兩個條件，滿足任何一個都可。①如果MotorAnwerfen面被置1，則會進入本段if塊程序。MinUpmPulse621行被設為延時10ms，等會兒總歸會到下當然為0。后面我們會看到，這其實是電機意外停轉(zhuǎn)的判別條件。故這里在第一次while

714行，由于這里MotorAnwerfen0，故不會進入下面這段啟動算法。跳過這時間繼續(xù)過，到了254ms的時候，第681行的Mit 入if中的語句：在683行再