摘要：
当霍尔接口初始化使用高级控制定时器（TIM1或TIM8）生成PWM信号以驱动电机时，工作过程TIMx_CH1、TIMx_CH2和TIMx_ CH3的三个引脚接收的霍尔信号被传输到输入通道TI1。来自TI1的信号通过输入滤波器（配置有滤波器长度）和边沿检测器（输入触发器的有效极性，即，可以触发上升沿和下降沿），以生成脉冲信号TI1F_ ED，TIMx_ ARR设置为其最大值（计数器必须通过TI1的变化清零）。
希望看过的各位对错误之处可以帮忙指正。
长期更新。
霍尔接口初始化
使用高级控制定时器(TIM1或TIM8)产生PWM信号驱动马达时，可以用另一个通用TIMx(TIM2、TIM3、 TIM4或TIM5)定时器作为“接口定时器”来连接霍尔传感器 。这里选用定时器3。
stm32的通用定时器内部集成了针对霍尔/编码器信号处理的电路。如下图：
工作过程
- TIMx_CH1、TIMx_CH2和TIMx_CH3三个引脚接受到的霍尔信号，经过输入异或（XOR）功能，传到输入通道TI1
- 信号从TI1的经过输入滤波器（配置滤波长度）和边沿检测器（输入触发有效极性，这里配置为双极性有效，即上升沿和下降沿都能触发）后产生脉冲信号TI1F_ED，经过选择器后作为TRC输入，再将TRC作为输入捕获通道IC1的输入信号。IC1PS就是计数器的捕获触发信号（脉冲），决定什么时候将计数器的值传进输入捕获寄存器。整个过程就是映射过程。
- 配置时基，内部时钟分频后作为计数器时钟，将从模式控制器配置为复位模式，每当3个输入之一变化时，计数器从新从0开始计数，计数到下一个变化开始为止，这个计数器值CNT就反映了两个霍尔状态之间的时间间隔，通过这个值我们可以计算出电机的转速信息。
注意，TI1F_ED是一个脉冲，根据这点之后触发也是脉冲触发。如下图，当异或后信号发生跳变，都会产生一个脉冲 TI1F_ED。
GPIO初始化
先在头文件进行宏定义
#define HALL_TIMx TIM3
#define HALL_TIM_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd
#define HALL_TIM_CLK RCC_APB1Periph_TIM3
#define HALL_TIM_PERIOD 0xFFFF //ARR，计数周期,配置为最大65535
#define HALL_TIM_PRESCALER (72-1) //预分频系数为72
#define HALL_TIM_Channel_x TIM_Channel_1 //通道1
#define HALL_TIM_GPIO_REMAP GPIO_FullRemap_TIM3 //引脚重映射
#define HALL_TIM_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC
#define HALL_TIM_CH1_PIN GPIO_Pin_6
#define HALL_TIM_CH1_GPIO GPIOC
#define HALL_TIM_CH2_PIN GPIO_Pin_7
#define HALL_TIM_CH2_GPIO GPIOC
#define HALL_TIM_CH3_PIN GPIO_Pin_8
#define HALL_TIM_CH3_GPIO GPIOC
#define HALL_TIM_IRQn TIM3_IRQn
#define HALL_TIM_IRQHANDLER TIM3_IRQHandler
需要注意的是，时基编程中，要将TIMx_ARR置为其最大值(计数器必须通过TI1的变化清零)。设置预分频器得到
的最大计数器周期，它需要长于霍尔传感器上的两次变化的时间间隔，不然就会发生溢出，这里进行72分频后，计数器时钟是1Mhz，所以计数周期是1us*65535=65.535ms。
GPIO初始化配置
将定时器3的3个GPIO初始化，配置为上拉输入模式
void HALL_TIMx_GPIO_Init(void)
{
//GPIO初始化结构体
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//打开GPIOC和复用功能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(HALL_TIM_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
//GPIOC_6初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH1_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_Init(HALL_TIM_CH1_GPIO, &GPIO_InitStructure);
//GPIOC_7初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH2_PIN;
GPIO_Init(HALL_TIM_CH2_GPIO, &GPIO_InitStructure);
//GPIOC_8初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HALL_TIM_CH3_PIN;
GPIO_Init(HALL_TIM_CH3_GPIO, &GPIO_InitStructure);
//引脚重映射
GPIO_PinRemapConfig(HALL_TIM_GPIO_REMAP,ENABLE);
}
霍尔接口配置
- 配置定时器3的时基
- 将定时器3配置为输入捕获模式，将IC1映射到TRC
- 从模式控制器配置为复位模式
- 使能触发中断
void HALL_TIMx_Configuration(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct; //时基初始化结构体
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; //输入捕获初始化结构体
//打开定时器3时钟
HALL_TIM_APBxClock_FUN(HALL_TIM_CLK,ENABLE);
//时基参数配置
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //时钟分割：TDTS = TCK_INT ，采样频率=72M
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_CenterAligned1; //中心对齐模式
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=HALL_TIM_PERIOD; //重装值，计数周期
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=HALL_TIM_PRESCALER; //预分频系数
//时基初始化
TIM_TimeBaseInit(HALL_TIMx,&TIM_TimeBaseInitStruct);
//输入捕获通道1配置
TIM_ICInitStruct.TIM_Channel=HALL_TIM_Channel_x; //通道1
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter=0x00; //滤波长度：0
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_BothEdge; //上升沿和下降沿
TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入信号分频，不分频
TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_TRC; //将IC1映射到 TRC上
TIM_ICInit(HALL_TIMx,&TIM_ICInitStruct); //输入捕获初始化
//配置中断优先级
HALL_IT_Configuration();
//使能Timx霍尔传感器接口，实际上就是完成将CH1、CH2和CH3异或输入
TIM_SelectHallSensor(HALL_TIMx,ENABLE);
//输入触发源选择，选择TI1F_ED
TIM_SelectInputTrigger(HALL_TIMx, TIM_TS_TI1F_ED);
//从模式选择，复位模式
TIM_SelectSlaveMode(HALL_TIMx, TIM_SlaveMode_Reset);
//主从模式选择
TIM_SelectMasterSlaveMode(HALL_TIMx, TIM_MasterSlaveMode_Enable);
//允许触发中断
TIM_ITConfig(HALL_TIMx, TIM_IT_Trigger, ENABLE);
//使能定时器
TIM_Cmd(HALL_TIMx, ENABLE);
//清除TIMx中断标志位
TIM_ClearITPendingBit (HALL_TIMx,TIM_IT_Trigger);
}
其中，中断优先级配置函数为
void HALL_IT_Configuration(void)
{
//NVIC初始化结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
//中断优先级配置
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=HALL_TIM_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}
中断优先级我将霍尔触发中断配置为最高级。
霍尔接口总初始化函数
就是调用我们前面写的两个配置函数。
void HALL_TIMx_Init(void)
{
HALL_TIMx_GPIO_Init();
HALL_TIMx_Configuration();
}
中断服务函数
使能了中断，不要忘记编写中断服务函数，我习惯将其放在main.c里面，也看过放在 it.c里面
值得一提的是，通用定时器中断类型并不体现在中断服务函数名称上，通用定时器的中断服务函数名就只有一个，可以在启动文件里面轻易找到她，她是通过判断中断标志位，区分哪一种中断。
void HALL_TIM_IRQHANDLER(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Trigger)!=RESET)
{
HALL_TIMx_Callback(); //读取霍尔信号并换相
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Trigger); //清除触发中断标志位
}
}
需要提醒的是，这个中断服务函数里面一定不能有任何费时的操作，假设电机高速旋转，存在一个操作需要时间大于霍尔两个状态之间切换时间（在上一个PWM输出和惯性的影响下），那么存在漏步问题，电机将不按照顺序旋转下去，所以费时操作会影响下一个霍尔状态的读取，导致PWM输出不正确。
霍尔信号读取
可以看到，中断服务函数这里调用了函数 HALL_TIMx_Callback();她的作用是判断3个输入引脚上的电平，并将其合成霍尔组合信号，根据这个组合信号，当霍尔信号每一次变化，产生中断时，我们就可以按照霍尔换相表，调用在六步PWM输出里面写的换相函数BLDC_PHASE_CHANGE(pinstate);。
void HALL_TIMx_Callback(void)
{
uint8_t pinstate=0;
if((HALL_TIM_CH1_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH1_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET) //CH1状态获取
{
pinstate |= 0x01;
}
if((HALL_TIM_CH2_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH2_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET) //CH2状态获取
{
pinstate |= 0x02;
}
if((HALL_TIM_CH3_GPIO->IDR & HALL_TIM_CH3_PIN) != (uint32_t)Bit_RESET) //CH3状态获取
{
pinstate |= 0x04;
}
//Usart_SendByte(pinstate); //把霍尔换步信号发送到串口上，不测试时将其注释掉
BLDC_PHASE_CHANGE(pinstate); //调用换相函数
}
开环波形测试
接上BLDC，我使用的是24V的鼓风机，将三相逆变电路板通电测试，通过示波器看其中两路波形（只有两路示波器）。
个人分析：可以看到，在切换通道时候出现了较高的反向电动势，但由于MOS管体二极管将其钳位在电源电压。
