【零基础实战】用STM32玩转DRV8313电机驱动：从原理到无人机/机器人控制

系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

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一、为什么选择STM32+DRV8313？

1.1 硬件组合优势

• STM32微控制器：如同机器人的"大脑"，负责逻辑运算（如F103系列性价比高，H7系列高性能）
• DRV8313电机驱动器：相当于"肌肉"，将STM32的指令转化为电机动力（最大电流10A，支持三相无刷/BLDC电机）

典型应用场景：四轴飞行器电机调速、机器人关节驱动、智能小车运动控制

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二、硬件连接全图解

2.1 核心引脚连接（图示描述）

STM32引脚           DRV8313引脚
PA8 (PWM1)  ----> IN1
PA9 (PWM2)  ----> IN2
PA10 (PWM3) ----> IN3
任意GPIO     ----> EN（使能端）
PC0         <----- FAULT（故障检测）

注意：需共地连接，电机电源建议使用12-24V锂电池

2.2 关键电路设计

• 电流检测：DRV8313的VREF引脚接电阻分压（公式：Vref=0.1×Ipeak）
• 续流二极管：必须添加在VM电源端，防止反电动势损坏芯片
• 滤波电容：在电源输入端并联100uF电解电容+0.1uF陶瓷电容

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三、电机控制原理揭秘

3.1 PWM调速本质

• 占空比：高电平时间占比（例如50%占空比=电机半速运行）
• 死区时间：设置1-2μs防止上下桥臂直通（通过TIM1->BDTR寄存器配置）

3.2 六步换相法

// 简化换相表
const uint8_t phaseTable[6] = {0b001,  // Phase A High0b011,0b010,0b110,0b100,0b101
};

霍尔传感器作用：实时检测转子位置（需配置EXTI中断）

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四、STM32程序开发实战

4.1 CubeMX配置步骤

1. 启用TIM1，设置PWM模式1（通道1-3）
2. 配置预分频器：若72MHz主频，分频72得1MHz计数频率
3. 设置ARR=999，实现1kHz PWM频率

4.2 核心代码示例

// 初始化代码
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3);// 调速函数
void SetMotorSpeed(uint8_t phase, uint16_t duty) {switch(phase) {case 0: TIM1->CCR1 = duty; break;case 1: TIM1->CCR2 = duty; break;case 2: TIM1->CCR3 = duty; break;}
}

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五、典型问题解决方案

5.1 电机抖动/不转

• 检查项：相位顺序是否正确、霍尔信号接线、PWM频率是否过高（建议8-16kHz）
• 调试技巧：用万用表测量IN引脚电压是否随占空比变化

5.2 过流保护触发

• 软件处理流程：

if(HAL_GPIO_ReadPin(FAULT_GPIO)) {HAL_GPIO_WritePin(EN_GPIO, GPIO_PIN_RESET); // 立即禁用驱动// 记录错误日志...
}

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六、进阶开发建议

1. PID闭环控制：通过编码器反馈实现精准转速控制
2. FOC矢量控制：使用STM32的MATH库实现高效能驱动
3. CAN总线通信：多电机协同控制（适用于六足机器人等复杂系统）

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