意法半导体推出以STM32F407为核心电机控制技术_cpld解密
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意法半导体推出以STM32F407为核心电机控制技术
意法半导体推出以STM32F407为核心电机控制技术
意法半导体推出以STM32F407为核心电机控制技术
　　本系统是以STM32F407为核心，主要采用FIFO来做高速缓存。高速信号先通过AD采样，然后先将采样后的数据给FIFO先缓存处理，然后再通过STM32F407进行加Blackman预处理，再做1024个点FFT进行频谱分析，最后将数据显示在LCD12864上，以便进行人机交互！该系统可实现任意波形信号的频谱显示，以及可以自动寻找各谐波分量的幅值，频率以及相位并进行8位有效数据显示。
　　本系统由前置匹配放大电路，AD采样电路，高速FIFO缓存电路，以及液晶显示电路组成。其中高速数据缓存电路，以及高精度的显示数据是本次设计的难点！下面分别论证这几个模块的选择。
　　在处理器的选择上通常可以采用8位，16位或者32位的MCU，但由于在处理信号的过程中，通常会遇到快速傅里叶FFT算法，所以会遇到大量的浮点运算，而且一个浮点数要占用四个字节，故在处理过程中要占用大量的内存，同时浮点运算速度比较慢，所以采用普通的MCU在一定时间内难以完成，所以综合考虑运算速度和内存大小等因素。
　　本系统采用32位的做为核心DSP处理器件，该芯片具有1MB的Flash闪存空间，196KB的SRAM空间，并且时钟频率达到了168MHz。程序运行于168MHz主频时，通过Flash取指令，通过Dhrysone测试得到210DMIPS，主要采用ART加速器，可以最大限度的消除Flash存储器较慢从而限制MCU性能的发挥，这可以使CPU可以在所有工作频率下近乎零等待的方式，从Flash中运行程序。还有就是STM32F407带有硬件FPU处理单元，这样可以不用软件算法实现浮点运算，而直接采用硬件来实现浮点运算，这样就减小了编译器生成的代码量，并且使用更方便，浮点数只占用四个字节就可以表示的数据范围很大，因此不用担心计算后的数据溢出问题！进一步提高运算速度。
　　可直接由STM32F407产生的PWM波，可实现频率，占空比可调的方波。最快IO口翻转速度可以达到84MHz，可以轻松实现想要的采样频率。由于输出的是3.3V的幅值的电压，与外围芯片相连，需要经过电平转换芯片转成5V，才能作为外围芯片的时钟信号。
　　STM32F407是一款精准型振荡器，使用方便。它采用2.7V到5.5V单电源工作，并提供了轨至轨、占空比为50%的方波输出。CMOS输出驱动器确保了快速上升/下降时间和轨至轨开关操作。频率设定通过电阻器调节，电阻阻值在的范围内变化，以选择处于100KHz到33MHz之间的任何一个频率。三态DIV输入负责决定驱动输出之前对主时钟进行1、10或100分频。
　　STM32F407内部最大转换速率为7.2MSPS，而且被采样信号的幅值只能在0V到3.3V之间，能测得动态范围小，难以满足要求。
　　是采用高速CMOS技术，8位的，最大转换速率为20MSPS的AD转换芯片。支持+5V电源供电，内部包含采样保持电路，输出带有高阻态模式，以及带有内部参考电阻。输出数据在时钟的下降沿有效，数据流水线结构导致了2.5个时钟的延时。而且高速AD普遍价格比较昂贵，在满足输入信号在2V以上动态范围，TI公司可供申请的高速AD芯片只有TLC5510A这一种。
　　在频谱分析中，根据不同用途采用不同恢复系数，在进行倍频程和三分之一倍频程分析时，为了使频带内总能量不变，一定要采用能量相等的恢复系数；而进行谱分析时，更关心的是各峰值频率对应的幅值，此时只能采用幅值相等的恢复系数。
　　本系统采用的AD转换芯片为TLC5510A，TLC5510A是采用高速CMOS技术，8位的，最大转换速率为20MSPS的AD转换芯片。支持+5V电源供电，内部包含采样保持电路，输出带有高阻态模式，以及带有内部参考电阻。输出数据在时钟的下降沿有效，数据流水线结构导致了2.5个时钟的延时。虽然AD转换数据输出有2.5个时钟延时，但是只要量化的结果是正确的和数据是顺序输出，这个数据输出延时我们可以不用关心。外部还需要接一个4V的参考电压，这样才能量化到0V~4V的输入信号。TLC5510A引脚图和时序图如下：
　　由于TLC20MHz，根据采样定理，采样率18，才能有效地避免频谱混叠现象。因此输入的被采样信号的上限频率不得高于10MHz。因此本次方案选定的采样频率为15MHz，即被采样信号的上限频率不得高于7.5MHz。
　　IDT7205提供一个比特位由用户选择用于控制或者奇偶效验的，同时提供重传功能。它使用内部指针载入和取出数据，数据的输入和读出是由写（W）和读（R）控制。该器件使用满标志和空标志以防止数据的上溢和下溢，半满标志用于通信控制。是用于复位。通过它的扩展逻辑可以进行无限制的深度和宽度扩展，这样就可以方便地扩展适于总线读写操作的各种容量的16或32位的数据存储缓存区。
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号外！号外！（搞四轴，有这套就足够了！)科研级别的小四轴STM32F4芯片支持WIFI且android手机控制自适应控制就是牛掰！
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本次更新废除了几乎全部的商业软件和代码（操作系统由uCIII换成了RTT，上位机全部使用java开发，3D引擎图表引擎摇杆驱动均为开源协议），整个飞控从此严格遵守GPLv2协议，使用该代码的人需要开源自己的相关代码。好了，开始介绍我的 Fly 吧~该飞机面向有科研和强烈学习意向的小伙伴们使用，如果只是想玩的话你肯定不会喜欢这套四轴的，主要设计思想是提供一个高性能的控制和姿态算法验证平台，因此牺牲了许多“玩”的性能，却大幅的提高了通信和运算的能力。该机可以承载很大的通信数据量，通信部分我已经做了多线程时线程安全的考虑，可以随意的printf给上位机，完全不用自己考虑线程安全和数据胡乱穿插的问题（还没测试过最大能承载多大的数据量，但是实时发送存储飞控数据已经足够了）。最关键的是中央最优越的地理位置被一颗螺丝孔霸占了&&这是做控制算法的人所必须的，连接万向节测试控制效果。上下位机软件的开发遵循“最简，方便修改”的原则，实现了大多数的功能，但是没有把程序写到“很大很复杂”，这样使用我程序的小伙伴们就可以非常方便的找到核心代码并按照自己的需求进行更改。硬件：为了更好的兼容台湾大哥 john800422以后的硬件和代码，电路连线未做大幅更改，仅将按键换了IO口。主控：STM32F405RGT6传感器： MPU9150+ms5611通信： 完全的wifi通信 WM-G-MR-09锂电充电：TP4056SD卡： 支持USB：支持 但目前没有驱动，仅提供充电遥控方式： 航模手柄（接收机会超重，不建议使用），电脑USB游戏手柄，android手机（2.3以上可以遥控，4.0以上支持多点触控遥控）电池： 300mah航模1s动力锂电池电机驱动：MOS管驱动，带续流与匹配电容（没有试验条件暂时没法确定匹配电容的容量）电机： 716空心杯电机 配46mm桨重量： 含电池39.3g 不含电池30.4g最大特点： 中央螺丝孔设计，可以连接转杆和万向节，方便进行控制和姿态算法的测试。软件：下位机：RT-Thread实时开源操作系统，UDP wifi通信，山猫飞控，SWD编程，不支持无线下载固件。上位机：JAVA上位机，可接主流各种游戏手柄，强实时的3D姿态显示，飞控各种数据实时图表显示，自动记录并保存为excel格式。android上位机：目前只提供虚拟摇杆的控制方式，3D姿态显示和体感控制暂时没有时间开发。飞控算法：导航：梯度法的全姿态姿态解算，200Hz姿态输出，仿DMP的自动陀螺0飘校准，磁阻融合姿态可以使用，但在室内环境下变化实在太大，会影响整体的姿态而被我暂时关闭了。有简单的惯导空间位移输出，但在简单的校准情况下漂移异常严重，仅空间速度勉强可用。在使用无雪大神的椭球拟合矫正加计和磁阻以后可以实现能用的空间位移输出，但是由于是付费软件的关系没有加到我的代码中，真的有需求的话可以找无雪大神购买。控制：目前仅提供位置式PID的姿态控制 100Hz控制，以及单轴的自适应控制（原因见以前文章），稳定性上肯定是不如wmc的小四轴的（比如兔斯基），但是可以更好的理解控制的内涵而被我固执的保留了下来&&飞机自带在线系统辨识的代码，可以提供几组在“最优参数范围”内的位置式PID参数供大家使用，所以该飞机只适合有科研和强烈学习意向的小伙伴们使用，如果只是想玩的话你肯定不会喜欢这套四轴的。想要深入交流或者想要pcb板套件请加入：旋翼飞行器交流群 ，谢谢大家的支持，成为电路城最热销人气最旺的四旋翼电路。最后祝各位网友玩机愉快，码字不易，代码不易，熬夜不易，且下且珍惜，吐血制作！欢迎下载查阅！
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电机型号编制方法详解
电机型号编制方法详解
我国电机型号一般采用如下4部分组成。
1-产品代号，2规格代号，3-特殊环境代号，4-补充代号
1、产品代号
产品代号即电机所属的系列及类型代号。一般采用电机所属系列和名称汉语文字中有代表性的一个或者几个字母的汉语拼音字头来组成。例如：交流异步电机和名称汉语字中“Y&；交流同步电机”T'；交流同步发电机为&TF&；电动阀门用单相异步电动机“YDT”等。这一部分中，有时也采用多年来已习惯应用的国际通用字母代号，例如交流单相电容电动机，其中代号则为“YC”，其中的&C&则为国际通用电容代号。当字母代号后面跟有一位阿拉伯数字时，该数字表示本系列产品的设计序号或改型次数，有时也成为“代数”。
2.规格代号
规格代号即为电机规格形式代号。它包括：电机结构参数、如机座号、铁心规格、中心高、凸缘端盖代号、电机性能参数（极数、容量、电压、电流、转速等）
在这一部分中，能用具体数字表示的项目则用阿里伯数字给出，如中心高、额定电压等；不能或不好用具体的数字表示的，则用字母或数字代号表示。如基座长短用L\M\S（长、中、短英文单词字母表示），同一机座不同的铁芯用1、2、3等数字表示（数字越大、铁芯越长）。
凸缘端代号采用国际通用的字母符号FF(凸缘上带通孔）连同凸缘固定孔中心基圆直径的数值来表示。
3.特殊环境代号
特殊环境代号给出电机所能适用的特殊工作环境内容。用特定的字母或字母加数字表示。如用&W“表示该电机可子啊户外使用；TH表示该电机可在湿热环境中使用等；这一部分只在需要时给出，也就是说、普通常用电机无此部分。
4.补充代号
补充代号仅用于有此要求的电机。内容包括安装方式、派生序号等，用字母（除有统一规定的专用符号外，一般使用汉语拼音字头）或阿拉伯数字组成。例如V1表示该电。机应立式安装（主轴朝下）；P18表示该电机为第18种派生产品。补充代号所代表的内容应在产品标准中规定。
例如：YD2-160M2-4 TH V3
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