STM32G070CBT6 FOC电机控制 v1.0

基于STM32G070CBT6微控制器的FOC（磁场定向控制）电机控制项目，集成AS5600磁性编码器支持。

项目简介

本项目在STM32G070CBT6微控制器上实现FOC电机控制，提供精确的电机控制功能，配备磁性编码器反馈。目前处于v1.0测试阶段，已完成基础外设配置和传感器集成。

硬件配置

主要参数

• 微控制器: STM32G070CBT6 (Cortex-M0+)
• Flash: 128KB
• RAM: 36KB
• 系统时钟: 64MHz
• 调试接口: ST-Link V2

引脚定义

功能	引脚	说明
PWM_UH	PA8	U相高侧PWM
PWM_VH	PB3	V相高侧PWM
PWM_WH	PB6	W相高侧PWM
ADC_IU	PA4	U相电流检测
ADC_IV	PA5	V相电流检测
I2C1_SCL	PB7	AS5600 I2C时钟
I2C1_SDA	PB8	AS5600 I2C数据
USART1_TX	PA9	调试输出

传感器

• AS5600磁性编码器: I2C���址0x36，12位分辨率(4096步/圈)，角度范围0-360°

已实现功能

• ✅ STM32G070CBT6完整外设配置
• ✅ AS5600磁性编码器驱动
• ✅ 微秒级精度定时器
• ✅ I2C通信 (1MHz快速模式+DMA)
• ✅ 三相PWM输出 (TIM1)
• ✅ ADC电流采样
• ✅ USART1调试输出
• ✅ 快速数学库（Q1.15定点三角函数）
• ✅ PID控制器（位置式，支持输出限幅）
• ✅ FOC算法基础框架

待开发功能

• ⏳ 完整的Clarke/Park变换集成
• ⏳ 基于PID的电流环和速度环控制
• ⏳ 固定频率中断驱动控制循环
• ⏳ 安全保护系统（过流、过压保护）
• ⏳ 空间矢量PWM调制优化
• ⏳ 电机参数识别和调谐

快速开始

环境要求

• Keil µVision MDK-ARM (推荐IDE)
• STM32CubeMX (硬件配置)
• ST-Link V2 (调试/烧录)

编译和烧录

使用Keil µVision (推荐)

1. 打开 MDK-ARM/FOC_TESTV1.0.uvprojx
2. 编译: Project → Build Target (F7)
3. 烧录: Flash → Download (F8)

使用STM32CubeIDE

1. File → Open Projects from File System
2. 选择 FOC_TESTV1.0.ioc
3. 在IDE中编译运行

项目结构

FOC_TESTV1.0/
├── README.md              # 项目说明
├── CLAUDE.md              # Claude Code项目指导
├── FOC_TESTV1.0.ioc       # STM32CubeMX配置文件
├── Core/                  # 应用代码
│   ├── Inc/               # 头文件
│   └── Src/               # 源文件
├── CODE/                  # 自定义传感器库
│   ├── AS5600.c/.h        # AS5600磁性编码器驱动
│   ├── FOC.c/.h           # FOC算法实现
│   ├── fast_math.c/.h     # 快速数学库
│   ├── pid.c/.h           # PID控制器
│   └── current_sensor.c/.h # 电流传感器
├── Drivers/               # STM32 HAL和CMSIS库
└── MDK-ARM/               # Keil项目文件
    ├── FOC_TESTV1.0.uvprojx # Keil项目文件
    ├── FOC_TESTV1.0.hex   # 烧录文件
    └── FOC_TESTV1.0.axf   # 调试文件

测试和调试

传感器测试

当前固件包含完整的传感器测试功能：

• AS5600磁性编码器角度读取验证
• I2C通信鲁棒性测试
• 微秒定时精度验证
• ADC电流采样功能测试

核心算法组件

• FOC算法结构: electricalAngle(), setPhaseVoltage(), cal_Iq_Id()
• 快速数学库: Q1.15定点格式sine/cosine计算，无FPU依赖
• PID控制器: 位置式PID，支持输出限幅，适用于电流环、速度环和位置环
• 定时系统: TIM3提供1µs分辨率，支持16位溢出处理

调试输出

通过USART1监控 (115200波特率)：

• 系统初始化状态
• 传感器读数
• 性能指标
• 错误信息

开发指南

代码规范

• 编码风格: 4空格缩进，UTF-8编码，HAL命名约定
• 注释语言: 所有代码注释必须使用中文
• 用户代码区: 在 /* USER CODE BEGIN */ 和 /* USER CODE END */ 之间添加自定义代码
• 定时器溢出: 使用 get_elapsed_microseconds() 而非直接减法处理16位定时器溢出

提交规范

• 格式: 祈使句主题行，72字符以内（如："实现PID控制器"）
• 测试: 在硬件上验证，开发期间使用限流电源
• 文档: 在提交中包含遥测数据和参数调谐日志

安全注意事项

• 限流保护: 开发期间务必使用限流电源
• PWM安全: TIM1配置了制动功能用于电机安全
• 硬件保护: 确保适当的隔离和保护电路
• 测试验证: 完整部署前在硬件上验证所有功能

许可证

本项目采用MIT许可证 - 详见 LICENSE 文件。