- 本项目基于 FreeRTOS 架构，以 heap_4 重写了项目全局的
new/delete机制，并尽可能保证本体组件遵循 RAII 原则，因此可以有限度的使用动态内存（为确保实时性，实时中断中不可分配动态内存） - 需要调用系统 C 库中的回调的外设，例如串口、CAN 等，需要声明为全局变量或指针，若声明为指针，则必须在主函数开头进行
new，将对象安全建立在堆空间中。 - 系统包含三层循环：
- 电流环为实时循环（RT_LOOP），一般在 ADC 注入回调中调用，运行频率为 PWM 频率（例子中取 20KHz）。
- 速度/位置环为中速循环（MID_LOOP），一般由一个独立的定时器中断调用，优先级低于 ADC 中断，运行频率一般为实时循环的四分之一或更低，但不推荐低于 2KHz。（例子中取 5KHz）
- 非实时循环（NORMAL），在内部注册到 FreeRTOS 的任务链表中，由操作系统按需进行调度。
- 运行起 FOC 控制的最小结构：PWM 驱动（
motor->LinkDriver(ptr)），电流感测器（motor->LinkCurrSense(ptr)），母线电压检测（motor->LinkBusSense(ptr)）
采用全局指针配合 new 的代码示例（可参考 example 文件夹下的工程，各工程下有详细的 readme）
// 以 STM32 为例，先引入对应的头文件合集（路径在 iFOC/HAL/STM32）
#include "main.h"
#include "stm32_include.hpp" // 包含了所有 STM32 外设的抽象层
using namespace iFOC; // 为简化代码，引入 iFOC 命名空间（节约类型名前面的 iFOC::）
FOCMotor* motor = nullptr; // 新建一个 FOC 电机指针，若存在双路或更多路驱动，可以新建更多
// 在 HAL 库生成的 main() 函数里面的用户部分调用，请注意，app_main() 需要接管 main() 循环，即：放在 main() 函数的启动 RTOS 内核和空 while(1) 循环前面，可参考 example 文件夹下的工程
void app_main()
{
motor = new FOCMotor(); // 所有的 new/delete 均在 FreeRTOS 内存堆内部操作
// 链接 PWM 驱动模块（所有模块都设计成虚函数指针，方便未来根据配置在运行时决定分支）
// void LinkDriver(Driver::FOCDriverImpl auto *drv)
// Driver::FOCDriver6PWM(TIM_TypeDef *htim); (STM32 分支下，采用 LL 库的定时器指针)
motor->LinkDriver(new Driver::FOCDriver6PWM(TIM1));
// 链接电流采样模块
// void LinkCurrSense(Sense::FOCCurrSenseImpl auto *curr)
// Sense::CurrSenseThreeShunts(HAL::ADCPortBase* _a,
// HAL::ADCPortBase* _b,
// HAL::ADCPortBase* _c,
// bool rev_a, bool rev_b, bool rev_c);
// 三相低侧注入采样，支持其他采样方式
// ADCPortBase* 指针为 ADC 端口包装类，例子中传入的参数依次为注入寄存器的地址和参考电压 Vrefint 的原始值地址（Vrefint 可以通过 ADC DMA 持续获取）
motor->LinkCurrSense(new Sense::CurrSenseThreeShunts(
new HAL::ADCPort(&ADC1->JDR1, m_pVrefint),
new HAL::ADCPort(&ADC1->JDR2, m_pVrefint),
new HAL::ADCPort(&ADC1->JDR3, m_pVrefint),
true, true, true // 控制三路的符号是否反相
));
// 链接母线电压电流检测模块（可以只检测电压，电流置 0，但会失去母线过流防护）
// void LinkBusSense(Sense::BusSenseBase *bus)
// Sense::BusSenseADC(HAL::ADCPortBase* _vbus,
// real_t _vbus_gain,
// HAL::ADCPortBase* _ibus,
// real_t _ibus_gain);
// 最简单的例子，通过 ADC 分别检测母线电流采样电阻上的分压和母线电压分压后的结果，原始值 * gain = 实际值
// 支持使用总线采样芯片进行采样，如 INA226、INA237 等（见 iFOC/Sense）
motor->LinkBusSense(new Sense::BusSenseADC(
new HAL::ADCPort(m_pVbus_raw, m_pVrefint), 21.0f,
new HAL::ADCPort(m_pIbus_raw, m_pVrefint). 20.0f
));
// 初始化电机类
// FuncRetCode Init(const bool initTIM);
// initTIM 参数控制是否初始化定时器，最常用的例子是双路驱动，为了节省资源，常将双路定时器设置为同时触发，以便在一个 ADC 注入回调中断中同时检测多路电机的电流，这里就可以先置 false，后续在启用 ADC 注入中断时采用原子操作同时启动多路定时器。
motor->Init(true);
ADC_Start_Injected(); // 设置 ADC JEOS 标志，启用注入中断（在外部实现）
LL_TIM_EnableIT_UPDATE(TIM16); // 例子中，我们设置中速循环运行在 TIM16 更新中断中
LL_TIM_EnableCounter(TIM16); // 启用 TIM16 计数
vTaskStartScheduler(); // 启用 FreeRTOS 调度器，接管主循环
while(1);
}
void ADC_1_2_IRQHandler()
{
// void FOCMotor::DispatchRTTasks(const float Ts);
// Ts 代表循环运行周期，可给定值 1/20KHz = 0.00005s
motor->DispatchRTTasks(0.00005f);
}
void TIM1_UP_TIM16_IRQHandler()
{
// void FOCMotor::DispatchMidTasks(const float Ts);
// Ts 代表循环运行周期，可给定值 1/5KHz = 0.0002s
motor->DispatchMidTasks(0.0002f);
}- 改进版 DroneCAN GUI Tool 上位机：https://github.com/Matrixchung/dronecan_gui_tool
- 配套的 Bootloader 工程：https://github.com/Matrixchung/iBL
- ROS2 中间件（可独立运行）和配套的 Python 库：https://github.com/Matrixchung/ifoc_control
| CPU 架构 | MCU 型号 @ 设定主频 | PWM 频率 | 速度环频率 | 采样方式 | 成品平台 | 支持功能 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ARM Cortex-M4 | STM32G474RET6 @ 170MHz | 20KHz | 5KHz | 三相低侧采样 | AxDr-L v1.3 | 有感/无感/开环 |
| ARM Cortex-M4 | AT32F403ACGT7 @ 240MHz | 20KHz | 5KHz | 两相低侧采样 | iFOC-GIM6010-v4 | 有感/双编 |
| ARM Cortex-M4 | AT32F435CGU7 @ 288MHz | 20KHz | 5KHz | 两相相线采样 | iFOC-EL05（开发中） | 有感/双编 |
| ARM Cortex-M33 | GD32G553CEU7 @ 216MHz | 20KHz | 5KHz | 两相低侧采样 | iFOC-DM4310-v1 | 有感/双编 |
| ARM Cortex-M7 | STM32F722RET6 @ 216MHz | 20KHz x2 | 5KHz x2 | 两相相线采样 x2 | 手术机器人平台 | 双驱/有感/增强安全 |
| RISC-V | HPM5E31IPB1 | 20KHz x2 | 5KHz x2 | / | 开发中 | 双驱/有感/EtherCAT |
- 设计目标
- IAP & Bootloader 设计
- 各模块设计
施工中...
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