多功能电机控制器使用说明书

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1、多功能电机控制器使用说明书目录多功能电机控制器使用说明书1主要技术参数1系统硬件构造2伺服软件系统构造6PID 算法设计思路 6PID 滤波器 C 语言代码 7系统通信局部软件设计9使用快速原型系统调试系统的根本思路10驱动器外壳加工问题11主要技术参数1 输入电压：直流 18-60V2.最大输出电流：10A3 最大峰值输出电流： 20A4. 限位输入形式：霍尔开关限位滑动变阻器限位5. 开关量输入输出接口电平： 5V TTL6. 开关量输入输出接口数量： 8 个7. 编码器输入接口种类：相位相差 90 度的双路方波信号8 编码器输入接口电平：兼容3.3V, 5V TTL电平9. 电机驱动PW

2、M频率：1K-72K可调10. 通信接口形式：CAN总线RS232总线系统硬件构造核心控制电路硬件构造USB 和以太网由于空间现在本系统中功能被屏蔽。USB 接口可以实现系统的在线更新和维护。基于实时以太网的高速控制器为伺服电机控制器开展的趋势西门子和法兰 克的数控系统都采用这种方式，对于分散式控制系统，这种控制方式可以省略 掉入XX控制系统中购置多串口卡的本钱；并且，由于网络变压器的隔离特性， 即使下层电路在未来的设计中不采用隔离设计，整个系统对于工业控制计算机仍 然是隔离的，实用此种方法可以提高系统的稳定性，降低整个系统的本钱，并实 现控制系统固件库的在线远程更新。以上两种功能可以在新的电

3、路板设计中增加。 系统的多功能输入输出构造中预留绝对式磁栅编码器的接口单元。启动模式根据使用说明书Table 1. Boat inodesBOOT mode eleclion pinsBoot modeAliasingBOOT1BO OTO0Main Flash memoryMain Flash memory is selected as boot space01Syleni memiorySystem memory is 占甘 1呂厲巳日 as boot space11Embedded SHAMEmbddod SRAM ig甘百 boat即恥号在系统的默认条件下，从主储存器启动，即BOOTO

4、引脚位低，这种情况适合 系统通过仿真器调试时使用。这种启动模式也是默认值。即在电路板中左部的 BOOT0和BOOT1不连接任何短路冒。这样设计的目的是要早工业应用场合防止 使用短路冒造成系统在震开工况下不稳定的情况。如图 1.1 所示。 $0劭 0(B007&图 1.1 从主 FLASH 启动的默认设置如果系统需要有在线更新功能，本主控板可以通过USART2, USB OTG FS对 系统进展更新。这时，要将系统的启动模式设置为系统储存器启动，即 BOOT0 短路冒连接。这方面的具体信息参考ST公司的“STM32F105xx andSTM32F107xx system memory boot

5、mode。具体设置如表1.1所示表 1.1 系统启动设置启动模式跳线设置主闪存启动BOOT0，BOOT1不连接任何短路冒系统储存器启动BOOT0短路冒连接SRAM启动BOOT0，BOOT1使用短路冒短接系统复位系统的NRST引脚14脚在低电平作用下复位整个系统，同时在EX2外部 扩展引脚上的4脚可以输出RESET的复位信号、同时也可使系统在休眠的状态下 被唤醒。同时RESET同JTAG的15脚相连；还同网络芯片88348的29脚相连。 硬件连接图如图2.1所示系统时钟对于 STM32F107 来说，系统有两个时钟输入，一个是高速时钟输入，另一个 是低速时钟输入。考虑到大多数系统的需求，系统板只

6、给出了高速时钟输入的时钟入口。时钟 频率位 25Mhz。如果需要低速时钟可以使用 EX2 外部扩展引脚的 5，6 脚。时钟频率位 32.768Khz。同时系统的67脚即PA8还可以向88348网络芯片提供50Mhz的时钟信号用 于 RMII 通信。对于网络通信和USB接口使用stm32f107工控板提供了如图3.1所示的以下 解决方案。图 3.1 以太网和 USB 的时钟电路解决方案。JTAG通过如下方式连接JTAG。如图4.1所示。IOIOETHMFithOuC-dTftSTi JTDli .ISTM.HWIOi .T _.K -.：- -：iJTCdi rPSTlNi图 4.1 JTAG

7、连接示意图lliWTHEF(Z.ll:mmin肋s(Sil阀TWEr111 RICK(1ZllHnSiTTW(l4)lIIGtnSHTDMH辦D胎心(KliC：Dnrwcoor2x 10-电源供电局部系统使用 5V 电源供电，同时，再不焊接 LM1117 供电芯片的情况下也可以 使用引出排针的3.3V进展供电。所有的电源供电以及排针的引出在电路板上已经清晰的说明四个定位孔同 GND 相连，当使用铜柱同底层扩展板连接时，可扩大地线的范围；当需要连接 柱带电时，可以用塑料柱连接。推荐铜柱和塑料柱的高度位 10mm.系统可由USB接口供电，无论USB 口的控制信号PC9为何种状态时，系统都 可以通过

8、USB为系统供电。但是当PC9为高电平或者高阻状态时电流只可以由 外部USB 口向系统，而当PC9为低电平时，电流既可以从外部流入，也可从板 子流出。所以，在系统使用其他供电形式并与计算机 USB 口相连接的情况下， 要将PC9置为高阻态。当系统只使用USB 口供电时PC9为何种状态都可以。如果系统需要使用外部时钟，比方在断电的时候也保存局部存放期的内容， 就需要将外部扩展口 EX2的8脚BAT引出同一块电池相连。CAN 总线局部CAN总线使用TI的CAN总线驱动芯片SN65HVD230。这种芯片可以工作于三 总模式：高速模式用于大多数工业场合；低功耗模式可以省电；斜率模式可以降 低EMI。本

9、系统只采用高速模式。高速模式的选择需要将RSpin 8拉低。在某 些多机通信的场合，可能不需要 120 的负载电阻，这时，需要将位于电路板左 上角标记有120字样旁边的电阻焊下来。信号通过stm32f107的CAN1与这个驱动芯片相连，对于本电路板无需REMAP。 连接引脚如表6.1所示。表 6.1 CAN 总线连接表引脚管脚名功能名驱动芯片连接收脚驱动芯片管脚功能81PD0CAN1 RX4Receiver output82PD1CAN1 TX1Driver input串口通信局部串口通信局部使用max3232作为电平转换芯片其连接如图7.1所示。表 7.1 RS232 局部连接表引脚管脚名功

10、能名remap驱动芯片连接收脚驱动芯片管脚功能84PD3USART2 CTS9ROUT285PD4USART2 RTS10DIN286PD5USART2 TX11DIN187PD6USART2 RX12ROUT1伺服软件系统构造Micrium发布的嵌入式实时操作系统uC/OS-III，它的特性如下：抢先式多 任务处理，无数目限制的任务及优先级，时间片轮番调度法允许多任务具有一样 的优先级。抢先式多任务处理内核uC/OS-III总是先运行已就绪的最重要的任务。uC/OS-III可以支持不限数目的任务，并允许被监视的任务在运行时增加其栈的 大小。uC/OS-III同时支持不限数目的任务优先级。时间

11、片论调 度 uC/OS-III允许多个任务运行在同一个优先级上，每个任务都拥有一个用 户指定的运行时间周期。每个任务都可以被指定其自己的时间量，并且当不需要 其全部的时间量的时候，任务可以放弃其拥有的时间片。uC/OS-III同时支持不 限数目的内核事件，如任务、信号量、互斥体、事件标志、消息队列、计时器和 内存分配等。uC/OS-III通常在运行时是可配置的。几乎为零的中断制止时间uC/OS-III拥有大量的内部数据构造体和变量需要被访问。对这些关键区域 的保护是通过锁定调度程序而不是关中断来实现的。中断几乎只被制止了零时钟 周期，这保证了实时操作系统可以对那些最快的中断做出响应。综上所述，

12、相对于uC/OS-II, uC/OS-III对提高伺服系统的相应速度与可扩 展性有重大的意义。PID 算法设计思路PID滤波器Clamping circuitPID滤波器C语言代码double rtwdemo_rtwecintro_step(real_T rtb_lntegralGain)/* local block i/o variables */real_T rtb_PulseGeneratorB;double PWM_Set;real_T rtb_Sum;real_T rtb_Saturation;real_T rtb_FilterCoefficient;/* Discreteinteg

13、rator: /Integrator */if (rtb_PulseGeneratorB 0.0) &(rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_PrevResetState = 0) rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE = 127.0;/* DiscreteIntegrator: /Filter */ if (rtb_PulseGeneratorB 0.0) & (rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_PrevResetState = 0) rtwdemo_rtwecintro_DWor

14、k.Filter_DSTATE = 0.0;/* Gain: /Filter Coefficient incorporates:* Gain: /Derivative Gain* Sum: /SumD*/rtb_FilterCoefficient = (0.0005 * rtb_IntegralGain- rtwdemo_rtwecintro_DWork.Filter_DSTATE) * 100.0;/* Sum: /Sum incorporates:* Gain: /Proportional Gain*/rtb_Sum = (0.15 * rtb_IntegralGain +rtwdemo_rtwecintro_DWork.Integrator_DSTATE) +rtb_FilterCoefficient;/* Saturate: /Saturation */ rtb_Saturation = rt_SATURATE(rtb_Sum, 6.0, 250.0);/* Outport: /Output */ rtwdemo_rtwecintro_Y.Output = rtb_Saturation;/* Gain: /Integral Gain */ rtb_IntegralGain *= 0.2;if