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兆易创新gd代理商GD32嵌入式系统GDM_WIFI_01嵌入式Wi-Fi模块方案

兆易创新gd代理商GD32嵌入式系统GDM_WIFI_01嵌入式Wi-Fi模块方案

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兆易创新gd代理商GD32嵌入式系统GDM_WIFI_01嵌入式Wi-Fi模块方案

使用兆易创新gd代理商GD32构建软硬件自主可控的嵌入式实时控制系统

本文基于GD32微控制器和RT-Thread实时操作系统,构建了一种软硬件自主可控的嵌入式实时控制系统。研究了RT-Thread操作系统在GD32芯片开发板上的移植方法和驱动程序改写,并编写多任务应用程序测试了系统的运行稳定可靠。为嵌入式控制系统的发展提供了一种技术实现途径。

引 言
由微控制器和实时操作系统共同构成的嵌入式实时控制系统在工业生产、交通运输、能源供给、国防装备等众多领域被广泛使用,是实现自动化技术的核心中枢。目前,国内所采用的嵌入式实时控制系统大多基于国外的微控制器芯片和软件产品,在“棱镜门”和“Stuxnet病毒”事件后关键领域所采用的嵌入式系统安全问题已被国内用户所重视,发展自主可控、安全可靠的嵌入式实时控制系统已成为必然趋势。
伴随微控制器芯片和实时操作系统软件的不断发展和日趋成熟,基于国产软、硬件产品构建自主可控的嵌入式实时控制系统已经具备实现条件。本文采用具有ARM Cortex-M3内核的微控制器GD32F207芯片和RT-Thread实时操作系统建立了一套完全国产化的嵌入式实时控制系统,为国产自主可控嵌入式实时控制系统的建立及应用进行了技术经验总结和有益探索。

嵌入式实时控制系统的构成
嵌入式系统与通用计算机系统在体系结构上具有相似性,都是由主控制器芯片和外围功能芯片构成硬件电路基础,再由可提供底层硬件操作功能的软件作为操作系统,用户终通过操作系统对硬件进行访问和控制;嵌入式系统通常针对某个特定控制任务设计,因而具有实时处理能力、可靠性的要求,通用计算机的处理适用范围广,因此更注重兼容性而实时处理能力较弱。

1.1 GD32F207微控制器与开发板
GD32F2系列微控制器芯片为基于ARM Cortex-M3内核架构设计的产品,本文中采用的兆易创新gd代理商GD32F207ZET6芯片主频高可达120MHz,具有128KB的SRAM和512KB的Flash存储容量,并且提供UART、ADC、以太网和LCD控制器等众多外设功能接口,可以很大程度减少所需的外围功能电路配置。Colibri-F207ZE开发板是基于该芯片设计的一款“口袋实验室”类型产品,如图1所示,在板子上有与Arduino平台引脚布局兼容的引出IO接口之外,还包括TFT显示屏接口、2个用户按键、3个LED指示灯、1个USB串口和板载GDLINK调试器功能。本文中将以此开发板作为硬件平台构建嵌入式控制系统。

1.2 RT-Thread实时操作系统
RT-Thread嵌入式实时操作系统的开发始于2006年,并且遵循GPLv2+的版权许可协议。在经过多年的能源、仪表、车辆等行业广泛使用后,RT-Thread已经被验证是一款稳定、可靠的嵌入式实时操作系统。从文献[6]中对RT-Thread与知名主流嵌入式实时操作系统进行的比较中,也可看出其具有优越的性能。RT-Thread系统的结构层次框图如图2所示,其中内核层(Kernel)是RT-Thread的关键部分涉及时钟管理、实时调度、任务切换等核心操作;组件层(Components)主要提供Shell交互、文件系统、协议栈等附加操作功能;在内核层与硬件之间是用于系统移植的软件接口部分(Porting),其实现了操作系统对于硬件的各种具体操作功能。在本文中以新发布的 RT-Thread 2.1.0版作为移植对象进行分析、代码修改并终实现与Colibri-F207ZE开发板共同构成嵌入式实时控制系统。

RT-Thread操作系统已经在GitHub上做了代码托管,因此可直接从GitHub上下载获取到RT-Thread 2.1.0版的源代码压缩文件包[7]。本文中采用MDK 5.16a版本的ARM开发工具进行移植工作,并需要在MDK的Pack Installer中安装GD32F2系列芯片的DFP支持包。在移植工作中完成了RT-Thread操作系统的串口通信和LED灯驱动功能,可实现RT-Thread与主机之间的Shell交互操作和对测试程序中运行任务的直接观察。

2.1 RT-Thread目录结构的转换
打开下载得到的RT-Thread源代码文件包可看到按代码功能分类的目录结构,各文件夹所包含的内容和用途分别为:
bsp文件夹:板级支持包,包含针对特定型号微控制器板卡和外部设备的驱动程序。
components:对应RT-Thread操作系统的组件层,包含RT-Thread核心功能之外的大部分附加操作功能以及硬件设备驱动模型。
documentation:RT-Thread编程风格说明,对开发人员和用户掌握RT-Thread提供指引。
examples:针对RT-Thread操作系统的应用和测试程序示例。
include:RT-Thread操作系统使用的头文件,可供外部应用程序调用。
libcpu:CPU支持包,包含对各种常见CPU的底层驱动程序,大部分为汇编语言开发。
src:对应RT-Thread操作系统的内核层,包含RT-Thread实时调度、时钟管理、内存分配、线程管理等全部核心功能。
tools:Scons构建脚本文件,包含用于不同开发工具的各种脚本执行文件。
根据RT-Thread源代码文件包中各个文件夹的用途,结合兆易创新gd代理商GD32芯片所提供的外设固件库、CMSIS配置文件和Colibri-F207ZE开发板的板级支持包构建基于GD32F207芯片和RT-Thread操作系统的目录结构,如图3所示。其中App文件夹中包括RT-Thread的启动文件startup.c和用户开发的应用程序;GD32F207ZET6文件夹中包括硬件相关的两个子文件夹,Colibri_BSP中是开发板的外设驱动程序,GD32F20x_StdPeriph_Driver中是GD32芯片所提供的外设固件库,芯片驱动、配置和中断处理文件;Obj文件夹中为MDK所建立的工程文件和存放编译后得到的axf文件;RT-Thread210文件夹中包含RT-Thread操作系统的各软件模块,其为直接从源代码文件包中相关内容复制而来。

2.2 项目工程的建立与驱动程序改写
在完成上述目录结构的构建后,需要使用MDK开发工具将RT-Thread源代码和GD32芯片的相关文件有机结合起来,实现RT-Thread操作系统在Colibri-F207ZE开发板上的移植工作。在MDK工具内部各个文件按照逻辑关系进行分组管理,这里以GD32开头的组和嵌入式系统硬件相关,以RT开头的组和操作系统软件相关,如图4所示。这种分组结构可有效实现软硬件隔离,便于日后硬件部分或软件部分代码的升级替换工作。

2.2.1 软硬件配置与代码修改
在RT-Thread和兆易创新gd代理商GD32的配置中采用宏定义方式实现对所需软件功能模块的条件编译和芯片性能参数设置,以达到对嵌入式系统软、硬件裁剪和配置的目的。因此,在移植过程中需要对这些宏定义进行有选择的设置。
修改system_GD32f20x.c文件,该文件中主要实现GD32的系统时钟和AHB、APB总线上挂接各部件的时钟树配置,本文中将系统时钟设置为72MHz。
修改colibri_board.h文件,该文件主要用于设置GD32芯片内、外部RAM的容量,根据本文中所使用的GD32F207ZET6芯片,将内部RAM容量设置为128KB;开发板未扩展外部RAM,将对应的宏定义GD32_EXT_SRAM设置为0。
修改rtconfig.h文件,该文件主要用于RT-Thread操作系统的参数配置以及软件功能模块的裁剪。用户可根据需要设置,保留的软件功能模块越多,则编译后的HEX文件尺寸越大且需要的运行RAM越多。本文中将RT-Thread大优先级RT_THREAD_PRIORITY_MAX设置为16;每秒节拍数RT_TICK_PER_SECOND设置为100;启用了控制台和Shell交互功能RT_USING_CONSOLE和RT_USING_FINSH以方便应用程序调试。

2.2.2 设备驱动程序的改写
编写驱动程序是操作系统移植过程中的重要一步,其用于实现软件对硬件的终操作。在RT-Thread中驱动程序属于Porting层采用了统一的设备驱动模型框架,可以被应用程序通过标准接口函数访问和调用,在文献[6,8,9]中对RT-Thread设备驱动框架的构成进行了说明。由于GD32F2系列微控制器与STM32微控制器在系统结构上具有相似性,因此在本文中通过对RT-Thread源代码文件包中/bsp/stm32f10x/drivers子文件夹内驱动程序进行改写的方法实现Colibri-F207ZE开发板上串口通信和LED灯的驱动程序。对于GD32芯片上其它功能接口的驱动程序,都可根据需求而参考此种方法进行改写。

以实现串口通信功能的驱动程序改写为例,应用程序通过I/O设备模块中的标准接口函数和设备驱动程序中的函数二者之间映射关系实现对底层I/O设备控制,如图5所示。其中标准接口函数不需修改,由RT_DeviceDrivers分组中的serial.c文件实现;而串口驱动程序则由GD32_BSP分组中的colibri_board_usart.c文件实现,需要对相应的功能函数和配置进行修改。改写的内容主要包括替换片上外设访问层头文件、实现串口通信功能的芯片管脚定义、rt_hw_usart_init()函数中的串口参数设置和通过rt_hw_serial_register()函数将串口设备注册到RT-Thread设备驱动框架中,即实现标准接口函数与串口设备之间的关联。需要注意的是GD32与STM32两种芯片在各自外设固件库中提供的结构体定义和函数功能是类似的但是名称不一致,需要在移植过程中进行修改,表1列出了串口驱动程序colibri_board_usart.c文件中需要修改的结构体和函数名称。得益于Cortex内核遵循的CMSIS接口标准和RT-Thread所采用的设备驱动框架机制,对设备驱动程序只需做上述少量改写即可完成不同芯片间的移植工作。

2.3 RT-Thread测试应用程序编写
开发板在上电后兆易创新gd代理商GD32芯片复位,通过文件startup_gd32f20x_cl.s中复位地址处的加载指令调用RT-Thread系统main()函数(位于startup.c文件中),在完成开发板、RT-Thread系统内核、定时器、用户任务和空闲任务等的初始化后,通过rt_system_scheduler_start()函数启动RT-Thread调度器实现对各个用户任务的实时调度。为验证RT-Thread在Colibri-F207ZE开发板上的移植是否成功,使用rt_thread_init()函数建立两个用户任务分别控制两个LED灯按照0.5秒和1秒的周期闪烁。

嵌入式实时控制系统的测试
在完成RT-Thread在Colibri-F207ZE开发板上的移植和测试程序编写后,将经过MDK编译得到的axf文件下载到开发板上运行。通过上位机的串口通信工具可以和RT-Thread提供的Shell进行交互操作,并使用相应指令观察RT-Thread系统运行和RAM的使用情况,如图6所示。可以看到共有4个任务在运行,其中LED_GREE和LED_RED是控制LED灯闪烁的用户任务,tshell和tidle分别是系统的shell交互任务和空闲任务;在RT-Thread中注册有一个设备,就是提供Shell功能的uart1串口。通过该测试程序,表明RT-Thread已经在Colibri-F207ZE开发板上稳定运行,实现了预期的移植效果。

结 语
本文基于GD32微控制器和RT-Thread实时操作系统构建了一种嵌入式实时控制系统,其具有软硬件自主可控、安全可靠的特点为工业生产、国防装备等军民应用的关键领域提供了有效解决方案。通过本文的研究和探索,在自主可控嵌入式实时控制系统的构建方面积累了技术检验,为后期配套应用开发奠定了坚实基础。

GDM_WIFI_01嵌入式Wi-Fi模块方案

GDM_WIFI_01是一款嵌入式轻量级Wi-Fi模块(TinyWifi),实现串行数据与标准无线网络数据的交互与接口。该模块包括一个联网通信控制器与一个无线网络处理器,两款主芯片被封装于一个RoHS兼容的紧凑封装外形,并使用工业级的pin输出口。 GDM_WIFI_01采用Gigadevice 高性能兆易创新gd代理商GD32 MCU,基于ARM® Cortex-M3内核,主频高可达108MHz,可提供高性能UART/SPI/ADC/DAC/I2C等接口,可提供SDK,支持客户二次开发模式。

GDM_WIFI_01可将开发人员从理解复杂的Wi-Fi驱动、安全协议、网络协议的工作中解脱出来,提供了非常方便的即插即用的模式用于嵌入式系统的Wi-Fi传输开发。RLW选用业界先进的低功耗芯片,改进了生产和测试工艺,提供业界高集成度超小型嵌入式Wi-Fi模块。为设计和部署轻量级嵌入式Wi-Fi提供佳选择。
1.2 产品特色
1.2.1 全功能Wi-Fi联通性
l 802.11 b/g/n 1×1 设计
l 物理层速率达到72Mbps
l 支持AP/Station
l 支持无线漫游,支持5个SSID切换
l 支持RC4/AES加密
l 快速联网:启动到物理层接入不超过2秒
l 支持Wi-Fi节能模式,保持网络连接仅需50mA
l 天线选择,板载陶瓷天线或uFL连接外接天线
l 专业制造,确保射频指标
1.2.2 内置专用TCP/IP协议栈
l 双栈设置IP V4/IPV6
l 可支持8个主动的TCP/UDP sockets,两条侦听sockets
l 数据传输高速率1MB
l 内置DHCP client/server,uPnP,DNS解析
l 支持HTTPS加密连接
1.2.3 低CPU开销的串口传输
l 串口波特率高达921600bps
l 内置流控处理栈,确保数据传输稳定可靠
l 支持数据透传应用模式和TinyCon-Link模式
l 支持二次开发模式,接受客户定制固件
1.2.4 完善的SDK开发包
l 利用配套的兆易创新gd代理商GD32F107C-EVAL开发板进行系统原型评估和验证
l 提供完善的TinyCon-Link API规范和用户编程指导
l 提供丰富的TinyCon-Link示范程序

2.1.1 无线网络子系统
无线子系统层提供了无线局域网的物理层、MAC和基带功能。WLAN子系统包括一个IEEE 802.11 b/g/n高性能WLAN 芯片和板载陶瓷天线,另外提供了一个U.FL天线接口。此外,它包含硬件支持AES-CCMP和RC4加密/解密。
2.1.2 网络服务子系统
网络服务子系统基于ARM cortex-M3为核心的CPU构成,包含一个96K的RAM和一个1M的Flash。通过SPI接口与WLAN子系统互联,为模块提供基础网络服务。
2.1.3 外设接口
支持SPI, UART, I²C,SWD ,ADC, DAC, GPIO,PWM多种接口,使系统设计更灵活、更易集成。

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统,普通公共交通工具有地铁、公交、轻轨等,由于其不排放SO2等有毒尾气等有害气体的优点,在国内许多城市交通建设部门受到青睐。为保证行车安全,电车一般都是在马路中间行驶,在人行横道与拐弯处有必要采取保护措施。作为一种比较成熟的产品,毫米波雷达的检测性能十分稳定,对环境要求不高,即使在雨雪天气下,它也能很好地工作。其功能主要是对目标距离的测量,对目标的速度和方位进行测量。除功能多样外,毫米波雷达在其它方面也有其优势。比如,它的结构很简单,利用新的RF收发芯片,很快就能形成一套完整的系统;由于工作频率的关系,毫米波雷达发射功率很小,并且可以达到很高的分辨率和灵敏度;与此同时,它的天线可以做的非常小,在主动防撞系统中,毫米波雷达传感器已经成为必然的选择。经实践检验,雷达系统存在人和车不能检测的问题,因此该系统增加了视频设备对近距离行人、单车和车辆的探测预警。 电车雷达视频复合防撞系统是利用雷达传感器和视频传感器联合检测列车行驶前障碍物,评估其危害程度,给出相应的等级预警信号。它具有检测有轨车前障碍物、危险预警和实现与车信号系统控制主机网络通讯等功能。它主要由雷达传感器、雷达系统主机、视频传感器、视频系统主机、防撞障碍物视频融合系统组成。障碍防撞系统主要包括雷达系统和视频系统,它是对远距离车辆目标的跟踪预警,以及视频系统对近距离目标的探测预警。 雷达系统构成障碍物防撞雷达系统由雷达传感器、数据处理模块、电源模块、线缆、安装架和系统软件组成,其中数据处理模块和电源模块采用一体化设计构成系统主机。视频系统构成视频系统,由视频传感器、摄像单元、数据转换和供电模块组成,其中包含镜头和视频处理模块,摄象机对视频数据进行采集和处理,数据转换和供电模块负责视频系统的供电,以及视频系统和雷达主机之间的数据传输功能。 采用毫米波雷达传感器FMCW体制实现了对障碍物的探测与识别,通过两次多收天线方式,可有效地检测多个目标参数。雷达法是利用障碍物反射电磁波现象来发现和确定目标位置的。该方案将障碍物探测雷达安装在有轨电车上,工作于24GHz毫米波段,采用FM连续波测量障碍物距离,并采用数字波束形成技术进行目标定位。接受波束形成器利用n个接收天线阵元构成的天线阵列,接收波束形成技术将多个接收天线所接收的信号合成一个波束。综合的信号在接收波束增强时,通过相位补偿确定波束方向,并根据所需接收回波信号,通过相位补偿确定波束角,可以接收到所需的回波信号。所以起到了空间滤波作用。该接收天线具有较高的灵敏度,能够检测到每一个接收波束在空间辐射范围内具有与多个接收波束相同的微弱信号,因此从技术实现上来说,与多波束收发相比,多波束接收更容易实现,且易于处理,故采用宽波束、多波束接收方式。该雷达安装在有轨电车上,其天线采用两次多接收方式,可进行短距离和远距离混合测量。近距离测量采用宽波束,雷达的方位角50°,垂直波束角4°,探测距离60m;远距离测量采用窄波束,雷达的方位角20°,垂直波束角4°,探测距离200m。窄波束主要用于捕捉远距离目标,帮助驾驶员及时发现目标,并有足够的反应时间,可以有效地避免有轨电车在通过交叉路口时,由于某些突发事件而造成的交通事故。宽频雷达波束主要捕获车头近区域内视觉盲区不易察觉的近距目标,从而避免有轨电车发生一系列因盲区而引起的碰撞事故。 通过距离-多普勒二维回波处理,实现目标距离、速度信息的一体化测量,改进数据处理的实时性,提高信号处理累积增益,从而有效地提高雷达传感器系统对目标的检测灵敏度,是解决多目标识别问题的一种有效方法。多普勒处理方法利用锯齿形调频连续波信号,通过采集多个循环的数据获取平均值,并以每个周期的实际值减去该平均值,可有效地抑制固定杂波的部分,从而简化了后续信号处理。在复杂环境下,该算法还可实现运动目标的距离和速度的去耦合。雷达波形采用锯齿波线性调频连续波,该雷达信号由单扫频信号构成,每一周期仅有一个调频斜率,即信号频率在一个周期内先逐渐升高,到设定值后迅速降至初始值,循环重复。这类信号对于现有的信号发生器来说是比较容易产生的,因此在现代雷达系统中得到了更广泛的应用。 视频近距探测系统雷达传感器视频复合防撞系统视频系统采用成熟的产品。它主要应用于对近距离目标的前方避碰预警(FCW)和行人碰撞预警(PCW)。录像机的摄像是非广角拍摄,拍摄角度有限,因此需要将摄像机安装在距离中轴线左右两侧15cm以内,同时安装位置应尽量不遮挡司机视线。在雷达视频复合防撞系统中,由视频采集器的主机过滤,然后与雷达发出的报警信息融合,输出预警信息,对有轨电车驾驶员发出警告信息,避免碰撞。 雷达传感器限界内障碍物检测识别障碍物探测系统能在有轨电车运行限界内探测到目标、距离、速度、利用现代数字滤波器,根据其运动特性(近/远)的运动特性,对目标轨迹进行测向计算,再利用现代数字滤波器预测它的运动轨迹。计算评价有轨电车目标移动速度和制动特性时,对电车危险程度进行评定。静态指标。在限界内要识别静态目标,并移除有轨。动态目标。在限界内,动态目标应该按照其运动轨迹进行危险度评价。障碍检测系统不能误报、漏报前方障碍。 雷达传感器限界外障碍物检测识别障碍物探测系统,能在有轨电车在运行过程中探测到目标,测速、测速、方位,然后用现代数字滤波跟踪预测有轨电车的轨迹。通过运动特征(接近/远离等)、到电车的距离、目标物的速度、电车的速度、制动特性,计算出其对电车的危险程度。静态指标。在限制范围外,应该去掉静态目标。动态目标。在限定范围外,需要确定动态目标,并根据其运动轨迹判断是否有害。 坡道、弯道障碍物检测识别障碍物检测系统根据线路数据和列车定位信息,识别出当前的列车坡道、弯道路况等线路状态。 (1)斜坡。对于上、下坡道道路,障碍物检测系统需要分析线路坡度等情况,并进行障碍物报警识别,不能因为上、下坡道的误报或漏报。 (2)弯曲。障碍物检测系统在弯道路况下,对弯道转弯半径等线路状况进行分析,调整线路限界,并进行障碍物报警识别,避免误报和误报。 平交路口障碍物检测识别障碍检测系统根据线路数据和列车定位信息,判断列车当前位置是否是平交口。对于交叉路口的路况,障碍物检测系统需要考虑前方车辆较多和车头近距盲区的情况,调整探测分析和预警算法,对障碍物进行报警识别,不应因平交路口造成误报或漏报。 多级预警功能障碍探测系统可以检测32个障碍物的距离、方位及移动障碍物的轨迹。该系统的处理中心根据检测信息和电车本身的运动参数,例如列车运行速度等,来确定碰撞可能发生碰撞的位置和预计碰撞的时间,识别前方障碍物的危险等级,并将危险目标实时传送到车载设备上。依据电车紧急制动速率,常用制动速率将预警情况分为三种,分别为有碰撞危险、有无可避免碰撞的可能性。如果障碍物检测系统检测到障碍物有碰撞危险,就会发出警报。火车在靠近障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定列车极有可能发生碰撞,应及时采取常规的制动措施。并且当列车接近于障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定为无法避免的碰撞,必须采取紧急制动措施。 视频系统功能(1)正面防撞。发出警告音的声音是在与前车有可能发生碰撞之前的2.7秒内;警报声是一连串的高声蜂鸣声。(2)低转速防撞。警告音可能是在与前车低速相撞之前发出警告声;在30km/h以下的时速,以一系列短促的高音量蜂鸣声报警。(3)行人躲避碰撞。在经过车辆前行的道路时,行人发出警报;只有当日间车速低于50km/h时才启动;在昏暗或夜间,系统不能工作;报警声是一连串高音蜂鸣声。气候、光照等因素会对视频系统的识别和反应能力产生很大影响,如部分或完全阻隔视觉传感器的视野,将导致视频系统功能的丧失或减弱。 障碍防撞雷达视频组合系统为有轨电车运行提供辅助安全预警功能,提示可能出现的危险;雷达传感器和录像设备虽然已应用到相关领域的先进创新技术,但是仍然无法保证百分之一百的准确探测车辆和行人,因此无法保证提供所有相应的声音警告。由于道路、道路设施、天气等因素都会对系统识别和反应能力产生很大影响,因此,应继续遵循安全驾驶规范和安全驾驶惯例,并辅以该系统的使用。
以gd芯片代理商GD32为基础制造业实现智能化通用变频方案GD集成栅极驱动器赋能电动工具应用,以GD32F303为基础,支持制造业实现智能化改造,通用变频方案设计。2020年9月,我国确定了碳达峰和2060年碳中和的目标,今后40年内实现碳减排净零排放对中国来说将是一项艰巨的任务。对电动机行业而言,电机在工业领域占据着重要地位,据统计,我国电机年消耗电力总量的69%和工业用电总量的75%左右。所以降低电机寿命中的碳排放,加快电机减碳过程是电机工业面临的重要课题。变频器技术能够正确地控制交流电动机的转速,使其处于节能状态,是对传统电动机系统进行调速,提高电动机系统运行效率的关键措施。常规变频器具有体积大、性能低、价格高等特点,另外对环境也有一定要求,对于分散控制的场合,传统变频器很难满足工业应用的需要。 本文以以gd芯片代理商GD32MCU为核心的VF/矢量变频器控制系统,采用模块化设计,控制面板,用户界面可根据需要自由组合,安装方便.编程及初始化设计,容易实现异步电机调速要求。结合总线技术,可以方便地与控制系统.集散系统相连,实现计算机驱动系统控制和工厂车间集中控制。所以本变频器在汽车、食品、物料输送.工业控制等智能制造领域有着广阔的应用空间。 方案特点: 设计内核采用GD32F303RCT6控制,使系统结构简单、易于实现、成本低、可靠性高。系统在优化硬件结构的同时,不降低系统性能,硬件系统模块清晰、直观,便于安装使用和程序初始化。采用SVPWM控制技术,可以有效地降低逆变器输出电压谐波成份,提高电压利用率,提高控制精度。 以gd芯片代理商GD32F303介绍: 1、Cortex®-M4内核@120MHz。 2、软件和硬件支持DSP指令。 3、flash存取为0等待。 4、内建256KB到3072KB的闪存。 5、内装48KB到96KBSRAM。 6、EXMC接口支持外部SDRAM。 7、多达5个UART(9Mbit/s) 8、多达3个SPI(30Mbit/s) 9、多达2个I2C(400Kbit/s) 10、多可达到2CAN2.0B。 11、I2S的高值是2。 12、SDIO.EthernetMAC支持。 13、USBOTGFS支持。 14、高达3个12位,2.6MSPSADC(多达24路) 15、多达为2DAC。 16、备用电流是2毫安。 关键的控制原则与实施: 该调制器具有线性范围宽、高次谐少、易实现数字化等特点,广泛应用于异步电动机。MOS管在传统的三相桥驱动电路中有8种开关组合,即000.001.010.011.100.101.110.111。000.111是零向量。6个非零基压空间矢量把αβ平面分成6个扇区。通过对8个基本空间电压矢量作用时间的控制,得出了各基本空间电压矢量作用时间及输出次序,获得圆周旋转磁场。 TIMER0模块是以gd芯片代理商GD32中的一个增强型定时器模块,天生用于电机控制,可产生3组6路PWM,每组2路PWM可作为互补,并可带死区使用,可用于驱动H桥。用三通道TIM0模块产生总共6路PWM输出。以下是详细的步骤: 打开TIM0时钟,将相应的IO口设置为多路输出。 将TIM0设定为ARR和PSC,当TIM0打开时钟后,设定ARR和PSC两个寄存器的值,以控制输出PWM的周期。 为TIM0_CH0.TIM0_CH1.TIM0_CH2设置PWM模式。 通过TIM0的CH0~CH2输出,使能量达到TIM0。 修正TIM0_CCR1~TIM0_CCR2以控制占空比。 利用上述配置,配合GD32F303运算能力,实时调整占空比,达到矢量控制效果。 赋能型电动工具应用GD30DR8306高集成栅极驱动器,电气工具是以电为动力的各种通用构造器具,一般还是依靠工人手工操作,广泛用于建筑装修、轻工制造等领域。与纯人工手工工具相比,电动工具通过电力大幅度提高工具的扭力.转速.冲击力等,大大提高工作效率。普通电动工具有电钻.电动砂轮机.电动扳手.电动螺丝刀.电锤.电钻.混凝土振动器.电刨等。根据等级,电动工具可以分为专业级、工用级和通用级。 1、根据市场规模,2020年全球电动工具市场约为360亿美元,2025年约为460亿美元,而2017年CAGR约为5.3%。 2、从市场细分来看,专业级以上电动工具占商业用途的比重为63.2%,相对于一般居民用途的30.8%,这种结构在较长时期内将保持基本稳定。 3、从区域市场上看,2019年北美市场份额.亚太市场份额与欧洲份额持平,分别为30.8%.28.7%和28.6,另外11.9%的地区,如拉美非洲,这类结构同样也将保持相对稳定,到2025年,亚太地区将略升至31.1%。 以gd芯片代理商GD30DR8306驱动器主要特性: GD30DR8306是三相栅极驱动器,带有可选的DC/DC降压控制器。所述芯片包含三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持大的拉电流和1A的灌流能力。根据应用中所用功率MOSFET的不同,驱动电流会自动调节。专用转换率控制用于降低栅极驱动EMI值。GD30DR8306可以在4.5V到30V单电源下工作。这个装置与一个支持100%占空比的可调节电荷泵相结合,从而提供门极驱动电流和内部LDO。 1、电压4.5-30V宽压供电; 2、可编程序的门极驱动电流,峰值1A灌流和1.2A拉电流; 3、智能化的高端低端压摆控制; 4、PWM输入控制高可达200kHz; 5、可选择2个PWM模式(6x和3x); 6、内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7、3.3V和5V数字接口; 8、整合5VLDO; 9、散热增强:QFN32(5x5); 10、保护职能: --死区时间插入; --MOSFET直通保护; --过温保护; --故障诊断; --VDD欠压闭锁(UVLO); 成功案例: GD32F303+GD30DR8306。 配置1650中空杯型无刷马达。 电源电压:锂电池7.4V,锂电池11.1V。 速度:100~30000rpm。 控制模式:无霍尔FOC/无霍尔方波。 这个方案的主要特征: 1、所用的以gd芯片代理商GD30DR8306驱动芯片将3个开关二极管集成在一起,例如IN4148,1个5VLDO,1个DC-DCBuck控制器,使得外围电路元件大大减少,节省了PCB空间,降低了BOM成本。 2、使用完全的NMOSFET,一致性好,稳定性好。与传统的P+NMOSFET电路设计相比,由于PMOSFET和NMOSFET的Rdson阻值有较大差别,PMOSFET的管道速度比N慢,在弦波控制/或方波调速时很难做到均衡。 3、利用FOC算法控制中空杯无感电机,具有良好的动态性、低噪声、高效率、长寿命及良好的使用体验。
RTG起重机雷达传感器防撞装置轮胎式龙门起重机防撞领域应用,轮胎式龙门起重机(rubber-tyredgantrycrane,RTG)是专业化集装箱码头堆场中的主要作业机械。在堆场设备稠密的环境中,随着作业箱数的增加,设备防撞防护显得尤为重要。在堆场设备防撞器中,目前主要采用超声波和激光传感器。这两种测距离防撞器都容易受到光、噪声、雨雪等环境的影响,出现频率误报,实际使用效果不佳。为保证RTG作业安全性,在充分调研市场的基础上,研制了雷达传感器进行RTG防撞。雷达感应器不受光、噪音、雨雪等环境的影响,性能更可靠,能有效地防止RTG间和RTG车间的碰撞。 1、雷达传感器在RTG防撞领域的应用研究 在RTG防撞领域中应用的传感器应符合探测距离不小于20m、减速区、停车范围可调、反应时间不超过0.5s、直接与可编程序逻辑控制器的输入输出端连接。环境因素如积雪、雾气、冰雹、强光等。由于采用了广泛的24GHzFM连续波技术,该技术在RTG防撞领域的适用性主要体现在: (1)能实时检测到探测区域内的静止及移动目标; (2)支持20米的探测距离; (3)发出警报(红色),警报(黄色)、信息(绿色)等3个可单独设置的警报区域; (4)具有非常正确而灵活的可配置区域(1.8~20.0m); (5)3种继电器输出; (6)可以通过计算机软件对其进行配置,并且可以通过通用的串行总线接口进行各种调节和配置。 根据雷达波探测的特点,雷达传感器不仅能防止RTG间的碰撞,还能检测RTG前方障碍物和人员,具有广泛的防护范围。利用雷达传感器进行有效挖掘,可以弥补港口机械测距和激光测距所存在的不足。 2、雷达传感器与RTG的安装与应用 常规RTG防撞器一般安装在主梁上方,以降低干扰源,因此,它只能防止RTG之间的碰撞,也不能阻止RTG与其车道上的障碍物碰撞。根据雷达传感器具有满足多种保护要求的特点,把它装入RTG大轮位置,可同时防止RTG机箱和RTG机箱之间的碰撞,极大地节约了集装箱码头的防撞费用。在RTG大车护栏距地面约1.5m处安装雷达传感器,扫描范围为水平7°(可调),垂直28°(可调)。当前,大多数港口已经实行RTG“油改电”,采用滑触线供电,因此,在RTG防撞领域,城市电滑触线防护尤其重要。RTG雷达传感器证明:车道侧滑触线柱、正常堆叠集装箱(包括普通集装箱和冷藏集装箱)及地面杂波都不会使雷达传感器发出错误的减速或停止信号;当RTG逐渐靠近前方RTG时,雷达感应器发出正确的减速或停止信号,20m的探测距离可保证RTG有足够的减速或停止反应距离;雷达传感器能准确地探测车道内的工作人员,并控制RTG及时制动;如果集卡在规定的白线区域内,那么雷达传感器就不会发出引起RTG误动的信号;如果集卡驶出,或者它的尾挂盘在白线区域之外,雷达传感器就可以正确地探测到它的距离,并控制RTG减速或停止。 3、雷达传感器在RTG防撞方面的应用效果 通过对RTG防撞系统的实际应用,雷达传感器具有超声波或激光传感器的测距功能,适用于RTG间防撞和RTG防撞两种工况,并且不受暴雨、强风、高温等环境因素的影响,使用效果良好。雷达传感器具有远距离、高抗干扰性好等优点,因此,雷达防撞器作为RTG大车辅助安全防护装置,在未来提升机自动化操作领域中起着重要作用。
乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测应用智能扬声器荣获AlexaVoxCon年度创新奖,应用ESP32进行IoT心电监测,AlexNewton提供了一个基于ESP32的IoT心电监测(ECG)教程,它显示远程心脏监测可以在医生和病人无论之间有多远。 心脏疾病不可忽视。对病患进行早期心电图(ECG)信号的监测和分析,可防止心脏病的恶化。ECG是一种心电信号,它能为判断病人心脏状况、诊断病人心律失常.起搏功能.心衰等提供重要信息。采用AD8232传感器和乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测产品并非医疗设备,也并非打算用作医疗设备,但它展示了如何利用物联网来改进病人的心脏监测。此外,该项目还显示,IoT技术能够将医生和偏远地区的病人隔离开来,医生可以远程在线监控来自患者心脏的心电信号。‘ 该项目要求的组成部分如下: 1、AD8232心电传感器及电极 2、乐鑫wifi模块代理商ESP32 3、一种带有小型USB接口的5V适配器电源 AlexNewton的教程展示如何在任何IoT云平台上监控同样的心电图。一个是AD8232心电传感器需要与ESP32相连。心电图就会连接到患者胸部或手,产生ECG信号。使用Ubidots参数(比如API键或标记),心电图可以通过MQTTBroker向云发送。AD8232心电传感器是一种经济有效地测量心电活动的PCB板。设计的初衷是采集噪声(如由于移动或远距离电极产生的噪声等),可放大并过滤微弱的生物电信号。由于AD8232单引心率监测仪像运放器一样,能很容易地得到清晰的心脏信号。 ESP32可以通过它的SPI/SDIO或I2C/UART接口连接到这样的系统,提供Wi-Fi和蓝牙功能。AD8232心电传感器项目采用的乐鑫wifi模块代理商ESP32模块为ESP32-WROOM-32。这个模块包含了ESP32芯片、Flash闪存器、高精度分立元件,和拥有良好RF性能的PCB天线。 根据线路图,将AD8232心电传感器与ESP32-WROOM-32连接,该模块供电电压为3.3V。GND随后被连接到GND。AD8232的输出管脚是模拟信号,它与ESP32-WROOM-32的VP管脚相连。与此类似,AD8232上的LO+和LO-针应分别在ESP32-WROOM-32上与D2和D3插针相连。同时,我们也需要像Ubidots这样的物联网平台来把数据放到云端,使开发者很容易地获得传感器数据,并将其转换成有用的信息。 ESP32智能扬声器荣获AlexaVoxCon“年度创新奖”,乐鑫的合作公司SirenaTechnologies推出了基于乐鑫ESP32和ESP32-LyraTD-DSPG设计的智能语音产品,并在印度获得了AlexaVoxCon的年度创新奖。 AlexaVoxConConference,印度首都新德里,音乐合作公司SirenaTechnologiesPrivateLimited获得了“Alexa语音服务”(AlexaVoiceService)又称AVS年度佳创新奖。优胜者AlexaAdaptor和SmartSpeaker均采用乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片和ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板作为参考设计。基于乐鑫ESP32和乐鑫ESP-IDF操作系统的参考设计相比,采用的BOM数量很少,大大降低了设计智能音箱的成本,并减少了投入市场的时间。 亚马逊推出的一款智能助手Alexa可以进行语音交互、音乐播放、制作任务清单、设置闹铃、流媒体播客、播放有声书,并提供天气、交通、体育和其他实时信息。Alexa语音服务允许开发人员通过话筒和扬声器向连接的产品提供语音功能。整合后,您的产品将能够使用上述Alexa内建功能,并可以使用Alexa技能工具箱开发第三方技能。SirenaTechnologies基于Alexa设计的智能语音产品AlexaAdaptor和SmartSpeaker采用乐鑫wifi模块代理商ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板,搭配DBMD5PDSP芯片,3麦克风。除具有Alexa的多轮对话.音乐流媒体服务.设置闹钟、代办提醒等功能外,AlexaAdaptor也支持外接功放器来播放音频,音乐的流媒体可以通过本地扬声器播放;SmartSpeaker也能用智能手机播放本地音乐。 乐鑫ESP32芯片接入了Alexa语音服务,并且支持所有的LyraT开发板。其中的核心ESP32-LyraTD-DSPG是一款与DBMD5PDSP芯片配套使用的乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片的乐鑫音频开发板。它具有消声回波(AEC)功能,适用于语音识别、近、远场语音唤醒等应用场景,可对WAV、MP3、AAC、FLAC、OPUS和OGG等多种音频文件格式进行无损编码/解码。这款开发版也支持与亚马逊的AVS(Alexa语音服务)相连接、谷歌的Dialogflow和谷歌语音助手GVA。
AI人机智能穿戴无线交互式雷达传感器物体移动接近远离感应手势识别,人机交互技术作为人工智能(AI)的一大技术基础,随着近十年的不断突破,人类-计算机交互(HCI)逐渐成为人类-机器交互(HCI)的发展,其更高效率的传感技术迎来了巨大的市场需求。在人-机交互过程中需要大量的传感器,高清晰摄像机、声音传感器、毫米波雷达传感器、电容感应器、近程传感器、红外线传感器等,它们都可以用来探测外部环境和物体的反应。伴随着半导体技术的发展和微波/毫米波集成电路(MMIC)技术的发展,毫米波传感器在人机交互中的应用逐渐成为现实。目前,全球的主要公司已经开始开发毫米波交互技术,比如,德国的英飞凌(Infineon)和美国的Google等。毫米波雷达传感器有很宽的带宽,能够非常正确地检测并反馈信息,例如某些物体的移动或手势的改变。在此基础上,毫米波传感器被用来对可穿戴设备进行手势控制,以检测用户接近、远离或改变姿势。 可穿戴的毫米波人机交互技术构想,人-机交互经历了鼠标到多点触控阶段,发展到目前流行的体感技术。就其发展趋势而言,可穿戴设备人机交互技术能够通过毫米波雷达传感器感知人体的动作(姿势、姿态、距离、速度、加速度等),虚拟用户表达模块经过信号采集、处理、理解和管理后,与计算机进行交互式对话,可以大大提高用户的交互体验,不仅仅是体感游戏,更重要的是将来学习、工程训练、机械操作、运动训练等许多场合,都有很好的应用前景。相对于红外线等光学人机交互技术,采用毫米波雷达传感器的人机交互技术具有以下优势:(1)毫米波人机交互技术具有更好的抗干扰能力;(2)毫米波不依赖自然光、不分昼夜、不分昼夜、具有良好的全天候工作特性;(3)毫米波雷达通过计算相移,(4)利用极低的计算量获得目标的运动特性;(4)基于人机交互技术的毫米波雷达传感器在商业应用中有其优点。(5)毫米波对塑料、砖、板等材料具有良好的穿透性,可用于某些特殊场合。单频率连续波(CW)和FMCW型式的毫米波雷达传感器是由周期直流或三角/锯齿波函数调制的。被调制发射的雷达信号从目标反射/散射回接收器后就产生了时间、频率和相位的差异,其中,时间延迟就是毫米波往返的时间;可用于计算目标的距离;频率变化是由物体的相对运动引起的多普勒效应,可用来计算目标的速度;相位的差别是物体相对波前阵面的位置差;可用于计算目标方位。将接收器信号与发送器信号进行参数化,减去静止不变的背景环境噪声,可得到表示目标特征的各种信号参数。 在FMCW模式雷达中,调制波形为锯齿波,连续波(CW)模式为常数电平。CW/FMCW双模式毫米波雷达的传感设计了一种应用于人机交互的毫米波雷达传感器,采用两种雷达共用一个雷达前端,CW和FMCW两种雷达系统的切换控制。采用时域分离的方法,将VCO通过单刀双抛开关(SPDT)开关(SPDT),将VCO分别装入两种不同的调制信号(恒定或锯齿波),并对相应的中频信号处理电路进行处理。该雷达工作于CW模式,调制波形为一个正常电常数,而调制波形为锯齿波时,雷达工作于FMCW模式。整体雷达的前端主要包括天线单元、射频单元、中频信号处理器。外部电路包括波形发生器(WaveGenerator)、电源供电单元、数模转换(DA)单元、数字信号处理(DSP)等。几个雷达前端呈线形排列,与周边电路单元构成一套完整的人机交互应用的毫米波传感器组件系统。雷达头发射毫米波,把接收回波转换成中频信号,再经中频信号处理单元放大、滤波,再由数字信号处理单元采集中频信号,再进行数字信号处理,分析得到人体三维运动特征信息。再将控制信号输出到中频信号处理器,使中频处理单元可根据雷达工作方式选择相应的中频信号处理电路。该天线采用平面微带阵列天线,发射4个单元,接收4个单元。该雷达采用中央控制器,控制3台SPDT,选择相应的调制波形和中频信号处理电路。CW工作方式中,雷达中频信号的处理电路经过LPF滤波后,再进行特征识别,FMCW工作模式下的雷达中频信号处理电路进行特征识别。 毫米波雷达传感器的测试结果是对毫米波雷达传感器进行人体静息和运动模拟测试。通过将中频滤波器的滤波带宽调谐到50kHz-100kHz,使得雷达只能探测7m到10m范围内的人体静止和运动;但对于其它距离的目标运动信号,当双模雷达处于FMCW模式下,它能很好地检测和识别目标距离为7m~10m的人体静止状态,利用CW模式下的常数调制雷达,在雷达距离为9m处向雷达走来,速度由慢向快,中频信号具有较好的频谱变化。通过对信号的后期处理和目标特征识别算法,可以较好地对人体姿态特征进行识别,实现人体可穿戴设备的无线交互功能。 对可穿戴设备无线应用的毫米波传感器技术进行了研究,以MMIC技术为基础,设计了CW/FMCW双模毫米波雷达传感器,并对人体运动进行了简单测试。传感可以很好的用于人体运动的识别,但是在后续的信号处理、特征识别、算法优化等方面仍有待改进。在三维体感游戏中运用了毫米波人技术,能在三维空间正确地对人体的各种运动进行数学建模,为了让3D体感游戏更正确、更有仿真的3D体感游戏,特征识别、信号处理、算法学习、特征识别和无线互连,与此同时,降低大型3D体感游戏的装备成本,使3D体感游戏技术更加普及、普及。
兆易创新gd代理商电源管理GD30LD330xLDO芯片工业GD30DR8306电机驱动开发平台,电源管理行业需求深度挖掘GD30LD330xLDO芯片详细说明。功率管理芯片在几乎所有的电子产品和设备上都有应用,如便携式产品、数字消费电子产品、计算机、通讯网络设备、工业设备、汽车电子等。在这些芯片中,消费电子是大的功率管理芯片。随着中国大陆移动设备产能的进一步扩大,消费类电子产品的电源管理芯片也迅速增长,增长幅度在13.7%左右。近年来,新能源汽车产业迅速崛起,这也促使汽车电子领域功率管理芯片快速增长,市场占有率显著提高。根据统计,2020年国内电源管理芯片的市场规模已达790.1亿元,2021年有望突破800亿元,达到844.3亿元。 低电压线性稳压器(lowdropoutput)是一种线性降压型电源管理芯片,它是中国电源管理芯片需求大的单一产品,占19.3%,在电源开关方面深受电子市场的青睐。LDO芯片同样受到电子工程师们的青睐,它以其低成本、低噪声、低电流等特点,在电子市场上占有重要地位。那到底LDO芯片的特点和优点是什么呢? LDO芯片有较好的降压稳压效果。如果有大量的输入,输出基本上是稳定的。其次,LDO芯片上的一项重要指标是PSRR(电源电压噪声抑制系数),输入电源的噪声通过LDO芯片可以产生良好的抑制效果。再次,通过LDO芯片电路,可以滤除绝大多数无用的转换信号,具有很好的滤波效果。有一种LDO芯片,可调节输出电压,用户可根据不同的应用场景选择合适的LDO芯片。 Memorial公司推出的LDO芯片GD30LD3300/3301是一款高性能、低噪声、低电压降的线性稳压器,具有高PSRR,高抗噪;集成欠压锁定、软启动控制和多种保护功能。这种LDO芯片主要应用于无线基础设施、通信网络和工业应用等。该成果对兆易创新LDO芯片领域具有重大突破,丰富了GD30PMU系列产品。 GD30LD3300/3301xLDO概述。兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301是两种低噪声低压降线性稳压(LDO),能提供3A负载电流,其大压降只有180mV同时采用了低噪声、高功率抑制比和高输出电流特性的组合,适合高速通信、射频、医疗等噪声敏感领域。通过设置内部引脚(Pin-setting)和外部电阻(Externalresistancesetting)两种方法来调节器件的输出电压。 GD30LD3300采用Pin-setting,输出电压在0.5~2.075V之间,通过Externalresistancesetting输出电压可达0.5V~5.2V。GD30LD3301采用Pin-setting,输出电压0.8V~3.95V,步长50mV,通过Externalresistancesetting输出电压0.8V~5.2V。就特定用途集成电路(ASIC)而言,现场可编程门阵列(FPGA)和一些特殊应用要求的低输入低输出(LILO)状态,兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301可以通过提供BIAS偏压实现。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301x主特性。 1、输入电压范围大 没有BIAS偏压:1.4V~6.5V。 BIAS偏压:1.1V~6.5V。 2、高精度的输出电压 GD30LD3300。 Pin-setting:0.5V~2.075V。 Externalresistancesetting:0.5V~5.2V。 GD30LD3301。 Pin-setting:0.8V~3.95V。 Externalresistancesetting:0.8V~5.2V。 两者的输出电压精度均为±1%。 3、UltraLowDropoutVoltage。 在3A输出的情况下,大压差只有180mV。 4、UltraHighPSRR。 42dBat10KHz和39dBat500KHz 5、 Excellent Noise Immunity 5.9uVRMSat0.8VOutput 9.8uVRMSat5VOutput。 6、UVLO 欠压锁(UVLO)电路在输入或偏置电源到达小工作电压范围前,确保设备在输入或偏置电源崩溃时仍处于停用状态。 7、PowerGoodIndicator。 GD30LD3300/3301内部的PowerGood电路可以监控反馈管脚上的电压,以指示输出电压的状态。 8、“软起动”控制功能。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301具有软启动控制功能,通过外电容CNR/SS设定,可在启动过程中减小大浪涌电流,有效地避免了电压过冲。 9、保护功能 多种保护功能,如短路、过流、过温。 兆易创新为各系列电源管理产品配备了完整的软、硬件配套资料,包括开发板、配套示意图、使用指南等,为用户的开发、调试提供了便利。 新GD30DR8306电机驱动开发平台,推动工业4.0创新。在工业领域,电动机是动力来源。电能与动能是通过电与磁相互作用而相互转化的。电动机在世界范围内占有举足轻重的地位,其应用范围广泛,如信息处理、音响设备、汽车电器、航空航天、工农业生产等各领域。 近年来,随着无人驾驶、智能机器人、智能家电和汽车电子市场的兴起,驱动和控制领域的市场潜力逐步得到释放,电机控制器市场规模逐年扩大。据《中国电机控制器产业数据2020年度发展研究报告》,2019年电机控制器行业市场规模达2400亿元,2011-2019年市场增长率保持10%以上。预期未来一段时期仍将保持较好的发展势头。 电动机控制器作为电池组和电机之间的连接转换单元,是电机传动和控制系统的核心,其重要性不言而喻。在日益扩大的市场需求下,对电机驱动技术和控制器性能的要求日益提高。电机系统数字化是未来的必然趋势。基于高性能高速处理器的电驱动控制系统,可实现复杂多变的控制算法,进一步提高电机效率。第二,电动机系统的轻量化与一体化也是大势所趋。就控制器而言,实现功率器件、驱动、控制、传感器、电源等的集成化,不仅减小了体积,而且有利于提高电机系统效率,减少能耗损失。 兆易创新gd代理商GD30DR8306驱动芯片,具有电机驱动、保护、LDO、BUCK等多种功能,与GD32E230系列MCU相匹配,研制了GD32E230C-FOC电机驱动参考设计,为电机驱动领域迈出了一大步。 介绍GD32E230C-FOC。GD32E230C-FOC是一款电动机驱动的开发平台,GigaDeviceGD32E230C8T6芯片,采用Cortex®-M23内核,采用GD30DR8306作为驱动芯片,完成了电机驱动功能。GD30DR8306x是一种三相门驱动装置,可配置DC/DC降压控制器。驱动装置包括三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持高达1.2A的电流和1A的灌流电流。驱动装置在一个固定的死时间内插入,防止了高低侧的MOSFET在切换时发生短路。 GD32E230C-FOC可以通过按键开关和拨号开关来控制电动机(模式选择、启停、制动、转向等),1.3寸OLED液晶显示器的工作状态,实现多种定位算法。此面板提供船型电源开关、SWD接口、回位键、旋钮编码器、电机接口、USART调试口等外部资源,可实现过压/欠压检测,过流检测等保护功能。 兆易创新gd代理商GD32E230C-FOC支持BLDC或PMSM电机,电压4.5V-30V,流量限制2A。电机控制采用状态机机制,电机状态主要为INIT(初始)、IDLE(闲置)、RUNNING(运行)、图中BRAKE(制动器)和FAULT(错)5种,电机控制状态机具体切换过程如图状态控制机所示,只要满足相应条件就可进行电机控制状态切换。利用状态机机理对电机控制进行管理,使控制过程清晰,效率高。 GD32E230C-FOC特性 1.GD32E230C-FOC电机驱动开发平台特性: 1)FOC向量控制系统; 2)SVPWM调制技术支持七段、五段实现模式; 3)支持三电阻和一阻流采样; 4)支持有感(HALL/递增编码器)定位方式和无感觉(Runnberg/super)定位方式; 5)支持HALL,自动识别编码器偏移角度; 6)超压,欠压和过流检测和保护电路; 7)1.3寸OLED屏实现电机控制,工作参数显示,FAULT状态报警显示; 8)旋钮编码器开关EC11调速; 9)键实现模式选择、启动、制动等功能; 2.GD30DR8306xPMU主要规格说明: 1)电源电压4.5-30V; 2)可编程序门极驱动电流,峰值1A源极和1.2A灌流; 3)高精度、低端摆率控制; 4)PWM输入控制高可达200kHz; 5)PWM模式2(6x和3x); 6)内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7)3.3V和5V数字接口; 8)整合5VLDO; 9)散热增强:QFN32(5x5); 10)保护职能: 11)插入死区时间; 12)MOSFET直通保护; 13)防止温度过高; 14)故障诊断; 15)VP和VDD欠压锁(UVLO); 3.GD32E230系列MCU主要规格说明: 1)ArmCortex-M23@72MHz,55DMIPS的处理性能; 2)Flash:64KB/32KB/16KB; 3)SRAM:8KB/6KB/4KB; 4)12BitsADCx1@2.6Msps,高速高精度ADC10通道; 5)先进的计时器x1,可以产生6路死区可调的互补PWM输出; 6)普通计时器x5; 7)闪光灯具有硬件加密保护; 8)多种串行通信:I2Cx2、SPIx2、UARTx2; 9)包装种类丰富:TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48; 10)电源电压:1.8V~3.6V; 11)工业级工作温度范围:-40℃~+85℃; 12)工业级ESD特性:6000伏特; 4.说明马达的参数: (本平台选择常州精控电机为例,具体参数如下) 机型:常州精控电机JK57BLS02型PMSM电机; 三相绕组接线顺序:U(黄)V(绿)W(蓝); 终端:+5V(红色)GND(黑)A(黄)B(绿)C(蓝); 极数:四极; 电阻值:0.33Ω; 标定电压:DC24V; 扭矩额定值:0.22N·M; 车速:3000±10%RPM; 转速:3800±10%RPM; 无负载电流:0.7安培; 出力:69W; 反电势常数:6.3V/KRPM; 转矩系数:0.06N·M/A; 绝热层:ClassB; 绕线方式:星型式; 优点GD32E230C-FOC: 1.驱动电压范围广。 GD30DR8306x支持4.5-30V宽电压输入,可满足不同的解决方案。 2.LDO输出容量高。 GD30DR8306x自带的LDO支持5.0V/40mA的输出,并能装载一些外部设备,同时保证驱动芯片正常工作。 3.BUCK线路的可选。 GD30DR8306x内置一个DC/DC降压力器,驱动外部高端N通道MOSFET,提供2A输出电流,输出可调至5V。 4.驱动电流。 可编程序的栅极驱动电流,能承受1A的峰值电流和1.2A的灌流。 5.高频PWM控制。 GD30DR8306x支持200KHzPWM输入控制。 6.支持多种算法。 GD32E230C-FOC支持HALL、ENCODER、LUENBURGER和SMO四个控制程序。 7.多种保护性。 支持过热保护,故障诊断,VP和VDD欠压锁定,整个系统支持输入过压、欠压、过流等多种保护。 浏览飞睿科技兆易创新gd代理商网站和遍及各地的销售和技术支持网络,你可以更深入地了解和利用GD32系列产品的特性和特性。在你进行设计之前,会发现GD32智能创新解决方案有很多优点。
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