SimpleFOC的教程比较多，做了一个总的链接，欢迎点击阅读：SimpleFOC教程链接汇总

说明

  本文较长，内容较多，几乎把前几节Arduino UNO的例程重新演示一遍，为缩小篇幅，各示例演示步骤写的稍微粗略，大家可先熟悉前几节的关于simpleFOC的操作后再看本节。新手可分多次学习，循序渐进。
 
本文于2021.11.20更新，针对最新版的SimpleFOC库2.2.0测试，变化不大，需要修改的地方本节都有讲解。
 
本文于2021.9.2更新，
增加对新设计的电路板的支持，修改各个演示程序的IO口，使得本节示例可以同时在bluepill和SimpleMotor上运行。

SimpleMotor 购买链接：某宝购买
 
本文于2022.9.9更新，
经客户反馈，本章最大的问题PWM低频噪声问题已经解决，是因为STM32的库安装不对，使用官方库，simpleFOC示例都可以顺利演示。稍后会详细说明库的安装，并对本文做较大修改。向这位客户表示感谢！

一、Bluepill介绍

1.1、最小系统板

  以前淘宝上十二三块钱一个，非常便宜，至于为什么叫Bluepill，谁给起的这个名字就不清楚了。

1.2、下载模式说明

  Arduino IDE编译STM32有好几种程序下载模式，本篇以串口下载为例。
  如下图，Boot1始终接低电平0，Boot0接0时为正常工作模式，接1时为串口下载模式。

  如下图，本人测试时发现虽然Boot0接高电平，但不能进入串口下载模式，检查后发现是电阻阻值不匹配，R3R4应该是串联在Boot0和Boot1引脚的限流电阻，阻值过大，导致上拉无效不能进入串口下载模式，可更换为1K-10K范围的电阻。

  

二、STM32库文件安装

• Arduino IDE兼容STM32主要有两种方法实现：
• 一种是使用RogerClark的库，下载安装都比较方便，但是已经停更，兼容性 差。
• 另一种是使用官方库，兼容性肯定没问题，但是安装稍微麻烦。
• simpleFOC的代码是以官方库为基础，所以必须安装官方库。
   

2.1、添加链接

2.1.1、RogerClark的库不好用，不要使用

  https://github.com/rogerclarkmelbourne ，下载Arduino_STM32，这个是支持STM32开发板的硬件文件。

 

2.1.2、官方链接

有官方的安装说明：https://github.com/stm32duino/wiki/wiki/Getting-Started，
点击Arduino的 文件——>首选项，输入网址：https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/main/package_stmicroelectronics_index.json

但是，这个网址完全打不开，我试了一周从来都没有链接上。
网上有很多替代的网址，我试了一些，能用的有这个：https://github.ocrobot.com/down/stm32duino/package_stmicroelectronics_index.json，
偶尔也会打不开，多试几次还是可以的。

  

2.2、安装库文件

• 打开开发板管理器
  
   
• 输入STM32，安装。
  注意，如果刚才的链接连不上，输入“STM32”是不能显示下面的库的。
  用官方库显示的跟这个似乎不太一样，网络条件好的建议用官方链接。
  
  用这个库，I2C接口不能用，I2C1和I2C2都不能使用，I2C问题暂时搁置，20020910。
   

2.3、重新打开IDE

  关闭Arduino IDE后重新打开，会发现开发板增加许多类型，选择STM32F103C系列，

 

• 先选择103系列，再选择bulepill
  
   

2.4、选择上传方式为串口，并选择端口

如果用STlink下载，选择对应的配置

 

2.5、安装STM32CubeProgrammer

上一步的下载方式选择，无论哪种接口都多了一个 STM32CubeProgrammer，所以还要再安装这个软件，如果不安装等会下载会提示错误。

• 去ST官网下载软件：https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html
  如果没有注册，还需要输入邮箱，有时候不能下载，需要多尝试几次。
  
   
• 下载后解压，安装。安装完成后会在桌面生成图标。
  
    STM32的库文件安装完毕。
   

三、点亮LED

3.1、硬件准备

◆3.1.1、硬件清单

  也可以直接从USB转TTL取电5V，不过这样有时会不稳定，所以最好用手机充电器外部供电。
 
3.1.2、硬件连接

或者

3.2、示例演示

◆3.2.1、选择STM32配置

◆3.2.2、打开示例

◆3.2.3、修改代码

◆3.2.4、连接最小系统板，boot0的跳线帽接高电平1，然后按下复位键，STM32进入串口下载模式，

◆3.2.5、验证上传

◆3.2.6、上传时留意是否上传成功。

◆3.2.7上传成功后，把boot0的跳线帽恢复到低电平0，然后按下复位键。观察LED是否每隔一秒亮灭一次，

 
 

四、I2C读取编码器

  
当前使用的库不支持I2C接口，不能读出角度，需要用STM32的官方库，以下演示为RogerClark的库实现。 20220910
 

4.1、硬件准备

◆4.1.1、硬件清单

如下图所示：

带编码器电机购买链接：淘宝购买
  
◆4.1.2、硬件连接
本例程演示I2C_1读取AS5600角度，

编码器VCC接3.3V，

或者

4.2、示例演示

◆4.2.1、打开示例

 
◆4.2.2、编译上传；复位重启；转动电机观察角度输出。此时串口显示为电机累计转动角度（单位rad）和瞬时速度。

 
上面的这个截图是之前用RogerClark的库实现的，用当前库没有输出，经过反复确认是I2C初始化死机导致，调试了一天没能解决，还有下面的《双I2C读取编码器》，所有涉及I2C的地方都会死机，我推测大概还是库有问题，可能必须得用官方的。我测试了电机开环是可以转动的，并且确实没有低频噪声了，SPI编码器是正常的，ABZ接口没测试。问题暂时搁置 20220910
 

五、双I2C读取编码器

5.1、硬件准备

◆5.1.1、硬件清单

如下图所示：

 
◆5.1.2、硬件连接
本例程演示两个硬件I2C的操作，I2C_1和I2C_2分别读取AS5600角度，

 
编码器VCC接3.3V，

或者

 

5.2、示例演示

◆5.2.1、打开示例

 
◆5.2.2、修改程序
直接用官方示例，下载运行后串口没有输出，并且板载LED一直闪烁，应该是程序跑飞了。官方程序不能直接用，也可能是创作者的版本和我的不一样。

 
◆5.2.3、编译上传；复位重启；分别转动两个电机观察角度输出。此时串口显示为两个电机的累计转动角度（单位rad）。
注意：主程序中有200ms延时，所以转动电机的时候速度不能太快，否则会导致角度累加错误。

  

六、Bluepill+V2.0.3+AS5600+2804云台电机

 
  本人在调试Bluepill的过程中主要遇到两个问题：
  ◆ 第一是I2C_2读写AS5600角度的问题，查找资料后很简单的就解决了，上面《双I2C读取编码器》；
  ◆ 第二是按照官方示例驱动电机时，电机会产生啸叫声并且控制精度非常低。查找原因发现PWM引脚输出频率只有550Hz，测试了几个示例都是同样的现象。通过对代码运行追踪，找到问题并修改底层驱动代码。
  本节实验涉及修改底层代码PWM输出。
 

6.1、硬件准备

◆6.1.1、硬件清单

如下图所示：

 
SimpleFOCShield V2.0.3购买链接：某宝购买
带编码器电机购买链接：某宝购买
 
◆6.1.2、硬件连接

 

或者

6.2、速度闭环模式

◆6.2.2、打开示例

◆6.2.3、修改代码


 
◆6.2.4、编译上传，设置电机速度，观察电机运转

6.3、位置闭环模式

◆6.3.1、打开示例

◆6.3.2、修改代码



 
◆6.3.3、编译上传，设置电机角度，观察电机运转。
电机初始化以后会突然转动一下，大概半圈或者一圈，这个是为了角度归零，这个问题已在《移植》中解决。
 

七、Bluepill双电机控制

7.1、硬件准备

◆7.1.1、硬件清单

如下图所示：

 
SimpleFOCShield V2.0.3购买链接：淘宝购买
带编码器电机购买链接：淘宝购买
  
◆7.1.2、硬件连接
操作之前建议先看下《SimpleFOC（五）—— 双电机控制》这篇文章，
（1）、两个驱动板堆叠连接，背面跳线，M1接9、5、6、8，M2接3、10、11、7。

（2）、驱动板引脚定义

（3）、Bluepill接线

（4）、接线
两个编码器AS5600接3.3V，Bluepill和驱动板之间要共地，

或者

7.2、双电机速度闭环模式

◆7.2.1、打开示例

◆7.2.2、修改代码




◆7.2.3、编译上传，串口设置指令，观察电机运转。
指令“A”表示电机1，指令“B”表示电机2，比如设置电机1速度为10rad/s：A10，设置电机2速度为20rad/s：B20。
 
双电机控制演示视频（bluepill）：https://www.bilibili.com/video/BV1Wy4y1g7Ly/
双电机控制演示视频（SimpleMotor）：https://www.bilibili.com/video/BV1Mh411s7oY/
双电机控制演示视频（不修改底层代码，电机有啸叫声）：https://www.bilibili.com/video/BV1ab4y117nT/
 
 

八、SPI读取编码器

8.1、硬件准备

◆8.1.1、硬件清单

如下图所示：

 
◆8.1.2、AS5047P介绍
- 14bit精度
- ABI接口输出最高1000ppr
- 最高支持28Krpm转速

 
◆8.1.3、硬件连接

 
编码器VCC接3.3V，

8.2、示例演示

◆8.2.1、打开示例

◆8.2.2、修改程序

◆8.2.3、编译上传；复位重启；转动电机观察角度输出。
此时串口显示为电机累计转动角度（单位rad）和瞬时速度。

实际测试，AS5047P读出角度波动比较大，性能与价格非常不匹配，在当前芯片紧缺的背景下，这很有可能是A货，用这款芯片一定要保证货源
 
 

九、Bluepill+PowerShield V0.2+AS5047P+5010大电机

9.1硬件准备

◆9.1.1、硬件清单

如下图所示：

带编码器电机购买链接：淘宝购买
 
◆9.1.2、硬件连接
⑴AS5047P的VCC接3.3V,
⑵PB6/PB7/PB8分别接在PowerShield V0.2的5/9/6引脚，
⑶PB5做为使能控制，用1转3的排线接在PowerShield V0.2的4/7/8引脚，
关于PowerShield V0.2的详细介绍请看《SimpleFOC（六）—— PowerShield和AS5047P》，

先不要着急给24V上电，使用大功率电机，一定要非常小心！
 

9.2速度闭环模式

◆9.2.1、打开示例

◆9.2.2、修改代码


◆9.2.3、编译上传，设置电机转速，观察电机运行。
 
速度闭环模式的演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1ow411d76a/
 

9.3位置闭环模式

◆9.3.1、打开示例

◆9.3.2、修改代码



◆9.3.3、编译上传，设置角度，观察电机运转。
 
位置闭环模式的演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1XU4y157kV/
 
我感觉效果不是很好，有点转不到位的样子，不知道是PID参数设置的不合适还是因为PWM不能设置中央对齐模式。
 

写后感

这篇文章太长了，程序上还有难点，花费了将近一个月的时间。
有人觉得用keil就够了，用Arduino IDE调试STM32多此一举，而且从调试的过程来看，Arduino IDE对STM32的兼容做的也不够好。但是我觉得用C++编写单片机代码的理念很先进，应该是未来的发展方向。
 
(完)
 
 
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请继续阅读相关文章：
SimpleFOC（一）—— 简介（附有文件下载链接）
SimpleFOC（二）—— 快速入门 （开环控制）
SimpleFOC（三）—— AS5600角度读取
SimpleFOC（四）—— 闭环控制
SimpleFOC（五）—— 双电机控制
SimpleFOC（六）—— PowerShield和AS5047P
SimpleFOC（七）——STM32（Bluepill）的应用
SimpleFOC（八）—— 理论+实践 深度分析SVPWM
SimpleFOC（九）—— 霍尔电机控制