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使用焊盘配置硬件
SimpleFOCShield v2.0.2

Arduino SimpleFOCShield 的一个重要的特性是硬件配置

每个板的底部有一组用于配置的锡盘。这些焊盘使电路板能够:

  • 配置无刷直流驱动引脚(PWM引脚A,B,C和使能引脚)
  • 启用/禁用编码器A,B,I通道的上拉电阻
  • 配置编码器/霍尔传感器的连接
  • 启用/禁用线性调节器
  • 配置 ADC 的采样范围
  • 配置电流检测的引脚

注意 📢: 导电墨水

Arduino SimpleFOCShield 板子只进行初步的测试,发货的时候是初始配置(空板子)。我们测试配置的时候使用导电墨水而不是焊接连接。因此,当你拿到板子的时候,如果你想改变配置,你可以用一些湿纸巾擦去墨水然后根据自己的需求焊接焊盘完成硬件配置。

Enabling encoder/hall sensor pull-up resistors(启用编码器/霍尔传感器上拉电阻)

每块板集成了 3个3.3kΩ 的上拉电阻,用于编码器通道编码器通道A,B,I(或霍尔传感器U,V,W)。上面的图片显示了如何焊接背面焊盘而使编码器接上上拉电阻。不是所有的编码器都需要上拉电阻。一般来说,大多数编码器不需要上拉电阻。而对于寻求性价比的人来说,在 Ebay/Aliexpress 上销售的很多便宜的编码器都需要上拉电阻,比如 600P ebay encoder 编码器和一些类似的编码器。

Enabling I2C pull-up resistors(使能I2C上拉电阻)

shield version 1.3.2 板上带有 4.7kΩ 上拉电阻的 I2C 通信引脚。上面的图片展示了如何焊接背面焊盘而使I2C引脚接上上拉电阻。并不是所有的 I2C 设备(尤其是磁性传感器)都需要上拉电阻。更确切地说,大多数 I2C 设备不需要上拉电阻,特别是当处理器是Arduino UNO时。但是,这些I2C传感器连接 STM32 板(如 Nucleo-64)时出现问题很常见,这时候就需要启用这些上拉电阻,或者自行外接。

注意:叠板

如果你正在堆叠两块或以上的SFOC板,并且希望使用I2C的上拉时,请确保只在其中一块板上焊接这些焊盘!

Enabling on-board voltage regulator to power the MCU(使板载电压调节器为MCU供电)

version 2.0 (2.0 版本) 的电路板集成了线性稳压器为MCU供电,在该电路板上还有电源的端子。 v2.0.1 版本集成了 5V 的稳压器,直接连接到板的 5V 引脚上,所有 Arduino 板都可以由这个5V正常供电。但是 stm32 Nucleo 并不适用,因此 v2.0.1 版本不能通过焊接上图的焊盘来为 Nucleo-64 板供电。SimpleFOCShield 的 v2.0.2 版本有8V的稳压器,连接到 shield 的 VIN 引脚,可以为 Nucleo-64 板供电。

注意:叠板

如果你正在堆叠两块或以上的SFOC板,并且要使用线性稳压器的话,请确保只用其中一块板的稳压器!

Configuring the current sensing ADC range(配置 ADC 的电流检测范围)

如果你的MCU是5V逻辑电平,那么它的 ADC 的采样范围在5V内 。同理如果MCU是3.3V逻辑电平,则为3.3V的ADC采样范围。焊接此焊盘前请检查数据书册。如果 ADC 范围选择为 3.3V,则可测量的最大电流为 3.3A 双向,如果电压为5V,则最大电流为 5V 双向。

经验法则: 3.3V 或者 5V

Arduino UNO - 5V
stm32 (nucleo, bluepill) 和 esp32 chips - 3.3V

Configuring the current sensing pinout(配置电流检测引脚)

电流检测的引脚非常简单,主要注意不要使用其他的功能引脚。因此,如果堆叠多个SFOC板,确保使用每块板的引脚配置不与其他板的引脚重复。

Signal(信号)Possible pins(可用的引脚)
Current phase A(A相电流)A0, A1
Current phase B(B相电流)A2, A3

Customizing pinout(定制引脚)

定制引脚的 SimpleFOCShield 使板子非常灵活地使用不同的传感器和额外的 arduino 模块。但更重要的是,它使得板子可以堆叠。

下面是可配置信号及其可能的引脚分配表:

Signal(信号)Possible pins(可用的引脚)
Pwm A9, 10
Pwm B3, 5
Pwm C6, 11, 13
Enable7, 8
Encoder A3, 12, A5
Encoder B2, A4
Encoder I4, 11, 13

尽管有很多可能的引脚配置,但基于您使用的微控制器和传感器,并非所有引脚配置都可行 。例如,Arduino UNO 只有 2个外部中断引脚,分别是引脚 23 。因此,在用 Arduino UNO和编码器时,我们会将UNO的引脚3用于编码器通道 A,而不是用于 pwm A。

另一个例子是用 STM32 Nucleo 叠两块板。Nucleo 板的引脚116上不能输出 pwm,因此您不能同时使用这些引脚。当使用 Nucleo 板时,我们的经验是避免使用引脚11,而使用引脚13

引脚 13 or 引脚 11

我们建议您先尝试配置引脚13,如果引脚13不行的话再试试引脚11。我们测试的时候是 Nucleo-F401RE - 引脚13有效/引脚11无效,Nucleo-F466RE 引脚11有效/引脚13无效。

因此在下文中,您可以根据堆叠的必要性和所使用的微控制器找到推荐的引脚配置。

Suggested pinout: Single board(建议的引脚:单板)

当只用一块板,只有一个电机时,选择引脚要容易得多。基本上你只需要注意不要将Pin3同时用于编码器的通道A和输入信号的PWM A。而且,如果你使用 的是SPI 磁传感器,你应该避免使用引脚1011,因为它们是用于 SPI 通信的。

考虑上述因素,在使用一个板的时候推荐的引脚配置是:

Signal(信号)Pwm APwm BPwm CEnableEncoder AEncoder BEncoder I
Pin number (引脚号码)9568324

在上面的图片中,你可以看到你需要焊接哪些焊盘来得到这个配置。

// 基于以上引脚的驱动器实例配置
BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(9, 5, 6, 8);

Suggested pinout: Stacking with Arduino UNO(建议的引脚 :基于 Arduino UNO 叠板)

Arduino UNO 只有6个 pwm 引脚,这意味着当我们堆叠两块板时,我们就需要所有的引脚。重要的是我们如何组织 pwm A,B,C,使能和编码器的ABI信号, pwm A 使用引脚3,pwm C 不使用引脚 13

下面是兼容 Arduino UNO 的一个引脚分配示例:

Signal(信号)Pwm APwm BPwm CEnableEncoder AEncoder BEncoder I
Board #1(板子1)105681224
Board #2(板子2)93117A5A413

上图显示了如何焊接两个板上的焊盘,以获得所需的引脚。

// 基于以上引脚的电机实例配置
BLDCDriver3PWM driver1 = BLDCDriver3PWM(10, 5, 6, 8);
BLDCDriver3PWM driver2 = BLDCDriver3PWM(9, 3, 11, 7);

Suggested pinout: Stacking with Stm32 Nucleo(建议的引脚:基于 Stm32 Nucleo 叠板)

堆叠 SimpleFOCShield 与 stm32 Nucleo 板时,pwm C 不使用引脚11,而是使用引脚13代替。对于 Arduino UNO,我们不应该在编码器A上使用引脚 3,而应该在 pwm A 上使用。但是如果我们尊重这些约束条件,我们可以选择我们希望的其他引脚。

Here is an example of chosen pinout configuration valid for stacking with Nucleo board.

基于Nucleo叠板的推荐引脚:

Signal(信号)Pwm APwm BPwm CEnableEncoder AEncoder BEncoder I
Board #1(板子1)105681224
Board #2(板子2)93137A5A411

参见上图,了解如何焊接焊盘以获得这种配置。

// 基于以上引脚的电机实例配置
BLDCDriver3PWM driver1 = BLDCDriver3PWM(10, 5, 6, 8);
BLDCDriver3PWM driver2 = BLDCDriver3PWM(9, 3, 13, 7);