motor drivers

本仓库为基于 STM32 HAL 库 + FreeRTOS CMSISv2 的统一电机驱动接口

支持的电机类型

• DJI
  • M3508-C620
  • M2006-C610
• TB6612 + 编码器（STM32 定时器）
• VESC 电调 + 各种电机
• 达妙电机

使用说明

本仓库的目的是为不同的电机提供一套统一的封装，方便上层调用（没错就是手搓 vtable =.=）

项目结构

UserCode/
├── bsp/
├── drivers/                # 对应电机的驱动
    ├── DJI.[hc]
    ├── ...
├── libs/
    ├── pid_motor.[hc]      # PID 计算库
├── interface/
    ├── motor_if.[hc]       # 统一电机驱动接口

基本思路

本驱动库采用 电机对象（如 DJI_t） 与 控制对象（如 Motor_VelCtrl_t）分离的设计思路，二者分开初始化和维护。

同一个 电机对象 可以对应多个 控制对象，用于实现控制切换。 用户应当仔细维护 控制对象 的启用，确保同一时刻只有一个 控制对象 在控制 电机对象

用法

可以通过 submodule 功能将本仓库引用到你自己的项目（需要是 STM32CubeMX 的 CMake 工具链），具体操作为

git submodule add git@github.com:HITSZ-WTRobot/motor_drivers.git Modules/motor_drivers

然后在项目的 CMakeLists.txt 里添加 subdirectory，并将模块添加到项目

set(ENABLE_BSP ON) # 启用 bsp
set(ENABLE_LIBS ON) # 启用 lib
set(ENABLE_CONTROLLERS ON) # 启用 controller

set(ENABLE_DJI_DRIVER ON)
set(ENABLE_TB6612_DRIVER OFF)
set(ENABLE_VESC_DRIVER OFF)
set(ENABLE_DM_DRIVER OFF)

add_subdirectory(Modules/motor_drivers/UserCode)

target_link_libraries(motor_drivers PRIVATE stm32cubemx)

target_link_libraries(${PROJECT_NAME}.elf PRIVATE motor_drivers)

motor_if

1. 参考下一节定义 电机对象 并初始化

2. 根据需求定义 速度环控制对象 (Motor_VelCtrl_t) 或 位置环控制对象 (Motor_PosCtrl_t)

3. 初始化 控制对象

   • 位置控制配置

     typedef struct
     {
         MotorType_t motor_type; ///< 受控电机类型
         void*            motor; ///< 受控电机
         MotorPID_Config_t velocity_pid; ///< 内环配置
         MotorPID_Config_t position_pid; ///< 外环配置
         uint32_t          pos_vel_freq_ratio; ///< 内外环频率比
     
         float    error_threshold;  ///< 允许的误差范围
         uint32_t settle_count_max; ///< 在误差内多少周期认为就位
     } Motor_PosCtrlConfig_t;

     调用以下函数初始化

     void Motor_PosCtrl_Init(Motor_PosCtrl_t* hctrl, const Motor_PosCtrlConfig_t* config);

   • 速度控制配置

     typedef struct
     {
         MotorType_t motor_type; //< 受控电机类型
         void*            motor; //< 受控电机
         MotorPID_Config_t pid;
     } Motor_VelCtrlConfig_t;

     调用以下函数初始化

     void Motor_VelCtrl_Init(Motor_VelCtrl_t* hctrl, const Motor_VelCtrlConfig_t* config);

4. 在定时器中断中更新 控制对象 和 电机对象

   void Motor_PosCtrlUpdate(Motor_PosCtrl_t* hctrl);
   void Motor_VelCtrlUpdate(Motor_VelCtrl_t* hctrl);

各种电机

DJI 大疆电机

大疆电机的初始化结构体如下

typedef struct
{
    bool               auto_zero;
    bool               reverse; ///< 是否反转
    DJI_MotorType_t    motor_type;
    CAN_HandleTypeDef* hcan;
    uint8_t            id1;            ///< 电机编号 1~8
    float              reduction_rate; ///< 外接减速比
} DJI_Config_t;

其中外接减速比是指在输出轴上额外连接的减速比，大疆电机本身的减速比会在在驱动内部自动处理。

大疆电机需要维护 CAN 配置。

首先初始化 CAN 滤波器配置，如果使用 CAN2，则必须启用 CAN1，且 CAN2 的滤波器编号从 14 起

void DJI_CAN_FilterInit(CAN_HandleTypeDef* hcan, uint32_t filter_bank);

请使用 bsp/can_driver 里的

void CAN_RegisterCallback(CAN_HandleTypeDef*        hcan,
                          const uint32_t            filter_match_index,
                          CAN_FifoReceiveCallback_t callback)

函数来注册 CAN 回调，其中 hcan 和 filter_match_index 分别为 DJI_CAN_FilterInit 的 hcan 和 filter_bank， callback 为 DJI_CAN_BaseReceiveCallback。

之后使用

HAL_CAN_RegisterCallback(&hcanX, HAL_CAN_RX_FIFO0_MSG_PENDING_CB_ID, CAN_Fifo0ReceiveCallback);

来将 bsp/can_driver 的主回调函数注册为 STM32 CAN 的回调函数。

另外，需要在定时器中断回调结尾发送控制指令，调用

DJI_SendSetIqCommand(&hcanX, IQ_CMD_GROUP_1_4);
DJI_SendSetIqCommand(&hcanX, IQ_CMD_GROUP_5_8);

请注意：一条 CAN 线上不要挂载超过 7 个大疆电机，挂载 6 个最佳

DM 达妙电机

TODO:

TB6612 直流有刷电机

正经人不会用这个，不写

VESC 电调控制的电机

VESC 具有它自己的上位机程序 vesctool，大部分配置请在上位机完成。驱动需要的配置如下：

typedef struct
{
    bool               auto_zero; ///< 自动重置零点
    CAN_HandleTypeDef* hcan;
    uint8_t            id;         ///< 控制器 id，0xFF 代表广播
    uint8_t            electrodes; ///< 电极数
} VESC_Config_t;

注意是 电极数 不是电极对数

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