F7飞控项目调试过程的记录系列文章第一部分

主控STM32F777NIHx

BL电调（J-H-20A）

SBUS接收机、福特8遥控器

STM32HAL库

设计/调试记录文档


捕捉下APM飞控输出的PWM波形，可以看出PWM方波的频率为489.2966Hz,证明默认情况下APM飞控确实是以490Hz的速率输出到电调的。好盈天行者系列电调为例，其最高为速率为432Hz，所以我们把输出速率设置为 402Hz (最好低于最高速率20-30Hz)

pwm输出：
PWM1--------------TIM1–>CH1,
PWM2--------------TIM1–>CH2,
PWM3--------------TIM1–>CH3,
PWM4--------------TIM1–>CH4.

设计50hz脉冲（周期20ms）：因为TIM1和TIM8挂载在APB2上，根据下图时钟配置线上主频为216mhz.(其他定时器挂载在APB1上，线上主频是108MHZ)

所以时钟分频设置为2160分频，也就是100000hz，重装载值设置为2000，就会的到50hz（周期20ms）的pwm输出。

下载验证：实际输出。

改TIM1->CCRx值改变占空比。

将分频系数Prescaler改到270-1。也就是800000hz，重装载值还是2000-1。得到输出400hz的pwm，如下图

至此得到400hz的pwm输出频率给电调，通过调整占空比实现电机转速的控制。

-----------------------------------------start------------------------------------------
接收机的波形图（油门通道）

下图油门最小值

下图油门最大值

---------------------------------------------end---------------------------------------

20200922

重新调整pwm周期为14ms(福特8的油门通道输出就是14ms的脉冲，然后其中1ms-2ms的高电平为油门的整个行程)
所以分频系数改为2160，重装载值改为1400。然后 ccr值占空比变化范围：计算公式1400*(1/14)~1400*(2/14)，也就是100 ~ 200。

TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};htim1.Instance = TIM1;htim1.Init.Prescaler = 2160-1;htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim1.Init.Period = 1400-1;htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim1.Init.RepetitionCounter = 0;htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2);//  user_pwm_setvalue(1000);//==========================pwm调试====================================
// delay_ms(500);TIM1->CCR2=100;//实际测试100也能让电调解锁（电调上电后响一声  然后再长响一声 表示电调解锁完成可以调速了。）
// delay_ms(500);TIM1->CCR2=110;//实际测试110，电机也不转，电调也能解锁，115，电机开始转动。
// delay_ms(500);TIM1->CCR2=115;//如果初始给的这个值大于等于115，电调上电只响一声（听不到长响的声音，说明电调没有解锁。）  然后下面的改动ccr值调速，电机也不会转。delay_ms(1000);TIM1->CCR2=110;//目前认为  这个值是电调的解锁油门值（在模拟福特8油门通道的频率下，14ms周期脉冲，频率约为71.428hz）
delay_ms(1000);
TIM1->CCR2=115;
delay_ms(500);
TIM1->CCR2=120;

电调声音说明：

1、当侦测到油门信号时，发出一声低沉响声。表示解锁信号序列开始
2、然后，当油门值为0，发出一声明亮响声，代表解锁信号序列结束
3、当在解锁信号序列中，检测到100%油门信号，则电调开始校准油门行程。
4、当电调已经被解锁，但油门在给定时间内保持0油门，每3秒钟发出警报声，下图就是时间的设置，10min后电调会控制电机发出报警音，上一个参数 beacon Volume是报警音的音量大小调节。

实际测试可知：
给电调最低油门数据（100-110），电调响两声之后，说明电调解锁完成可以调速（封装函数接口，设计电机解锁指令使用）
给电调pwm信号输出低电平的时候，相当于锁定电调，此时电调只响一声，转速就不能调节了（封装函数接口，设计电机关锁指令使用）

 delay_ms(500); TIM1->CCR2=0;//试验一下电调有没有上锁功能。（验证可以当成上锁用）delay_ms(1000);TIM1->CCR2=190;//试验一下电调有没有上锁功能。delay_ms(1000);TIM1->CCR2=120;//试验一下电调有没有上锁功能。

下一步将遥控输入数据和pwm数据结合控电机转速（先不经过pid控制环路控制，直接驱动试试）

测试保证信号脉宽是1ms-2ms变化，然后改动频率。

270（2.5ms周期） 800-1600，但是 115 电机也能转这个明天分析。

540（5ms周期） 400-800

1080（10ms周期） 200-400

2160（20ms周期） 100-200

【转】
PWM信号的频率是通常是没有规定的，可以是50hz、100hz、200hz或500hz等等。控制频率越高，其周期越短，控制间隔也就越短，电调和电机响应速度也就越快。反之，控制频率越低，其周期就越长，控制间隔就越长，电调和电机的响应速度就越慢。早期电调响应PWM  信号的频率是50hz，但随着科技的发展和对控制流畅度的要求，现在多数电调都支持500hz以上的PWM信号，并且电调内部自带滤波器，可以很好的响应并控制电机的转动。

20200923

决定使用400hz的pwm驱动频率

先确定调速范围

delay_ms(1000);TIM1->CCR2=90;
delay_ms(1000);TIM1->CCR2=100;

测试发现90,100都能解锁电调，但是电机不转

delay_ms(500);TIM1->CCR2=105;
delay_ms(500);TIM1->CCR2=110;
delay_ms(500);TIM1->CCR2=115;

当电机≥115时，电机才开始转动。（可以设计成电机怠速值）

理论上算400hz的频率值的范围是800-1600，为什么实际测试100-150也可以操作电机？
怀疑是 50hz的pwm 周期是20ms，现在变成400hz，2.5ms
400hz的条件下 20ms时间里面有 8个2.5ms ，
当设置ccr=100是，示波器检测高电平是120us。120us*8=960us。
所以在20ms时间内电调认为是启动解锁了电机。这种现象电调是算20ms内的高电平总和。

经过测试发现 100-150电机虽然能转动，但是过了150电机会异常

所以还是使用理论值 800-1600（400hz频率值的范围）
验证800个值每单位数值都有速度的变化，值范围对应1ms-2ms的脉冲宽度。配置如下：

计算过程：
216000000/270/2000=400hz,1/400=2.5ms
1/2.5x2000=800 ,2/2.5x2000=1600
所以1ms-2ms的pwm值对应800-1600

void MX_TIM1_Init(void)
{TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};htim1.Instance = TIM1;htim1.Init.Prescaler = 270-1;htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim1.Init.Period = 2000-1;htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim1.Init.RepetitionCounter = 0;htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim1) != HAL_OK){Error_Handler();}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;sConfigOC.Pulse = 0;sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;sConfigOC.OCNPolarity = TIM_OCNPOLARITY_HIGH;sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;sConfigOC.OCIdleState = TIM_OCIDLESTATE_RESET;sConfigOC.OCNIdleState = TIM_OCNIDLESTATE_RESET;if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK){Error_Handler();}sBreakDeadTimeConfig.OffStateRunMode = TIM_OSSR_DISABLE;sBreakDeadTimeConfig.OffStateIDLEMode = TIM_OSSI_DISABLE;sBreakDeadTimeConfig.LockLevel = TIM_LOCKLEVEL_OFF;sBreakDeadTimeConfig.DeadTime = 0;sBreakDeadTimeConfig.BreakState = TIM_BREAK_DISABLE;sBreakDeadTimeConfig.BreakPolarity = TIM_BREAKPOLARITY_HIGH;sBreakDeadTimeConfig.BreakFilter = 0;sBreakDeadTimeConfig.Break2State = TIM_BREAK2_DISABLE;sBreakDeadTimeConfig.Break2Polarity = TIM_BREAK2POLARITY_HIGH;sBreakDeadTimeConfig.Break2Filter = 0;sBreakDeadTimeConfig.AutomaticOutput = TIM_AUTOMATICOUTPUT_DISABLE;if (HAL_TIMEx_ConfigBreakDeadTime(&htim1, &sBreakDeadTimeConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}HAL_TIM_MspPostInit(&htim1);}

开启pwm输出

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_4);

电机解锁指令

void MOTOR_OPEN_CMD(void) //电机解锁指令
{TIM1->CCR1=0;                   TIM1->CCR2=0;                       TIM1->CCR3=0;                   TIM1->CCR4=0;delay_ms(500);TIM1->CCR1=800;                  TIM1->CCR2=800;                         TIM1->CCR3=800;                     TIM1->CCR4=800;delay_ms(500);
}

电机上锁指令

void MOTOR_CLOSE_CMD(void) //电机上锁指令
{delay_ms(500);TIM1->CCR1=0;                     TIM1->CCR2=0;                       TIM1->CCR3=0;                   TIM1->CCR4=0;delay_ms(500);
}

与遥控通道数据比例融合

计算方法：
遥控通道数据 352-1696，pwm数据 800-1600。
1696-352=1344,1600-800=800，800/1344=0.5952380952380952（比例因子）
实际输出pwm=800+（α）*800/1344 ,(α 为0-1344)
其中α=β-352，（β为实际遥控数据值，352<β<1696），代入
实际输出pwm=800+（β-352）*800/1344 ,(352<β<1696)。
ps:计算可使用浮点数计算，实际输出可以取整。

//结构体指针作为形参
void rc_pwm_ctr_test(struct _att_control *_att_con,struct _RC_SBUS  *_rc)//遥控数据转换为tim1的ccr值 输出pwm给电机
{u8 counts;if((*_rc).RcPitch<352||(*_rc).RcPitch>1696)//油门值越界不进行处理{return ;}for(counts=0;counts<4;counts++){(*_att_con).out_pwm_ccr[counts]=800+((*_rc).RcThrottl-352)*800/1344;}
}

然后将4个电机并联在一起重新校准一遍电调。运行程序

测试结果是可行的，可以直接用遥控器的油门给到f7主控然后经过转换输出 pwm给到电机了，实现了电机的调速。接下来就是加入pid反馈控制算法了，动态调节转速。

测试发现可以将这个油门附近的值作为后期飞机怠速使用的功能

如果用0-1之间的数值规定输出800-1600的范围数据，计算方法如下：
实际输出pwm=800+γ*800 （γ为0-1）

参考：
http://www.doc88.com/p-7505653338402.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/42742897
https://blog.csdn.net/qq_28056277/article/details/91347436
https://wx.renrenso.com/wx/show.php/zKil1Kudk2il1l6nx5uondNnqaFenKillNaVr3WDka22g6KWkMvMpmvIpnvbnKSNzA==
https://blog.csdn.net/moumde/article/details/107620142
https://blog.csdn.net/snail_dongbin/article/details/82803076?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-title-2&spm=1001.2101.3001.4242