基于fpga的无刷直流电机控制软件篇之霍尔信号

霍尔信号根据在电机安装位置的不同，有2种不同的时序图，分别是60度和120度。这个要根据电机的厂家提供的资料。

我这次选型的电机是60度。

时序图如下：

s1-s6分别对应6个状态，每一个状态的电气角度是60度。

霍尔信号在这里不仅要用来换向。还要用测速，提高电机控制系统的测速反馈。

先来说换向。s1-s6代表6个状态，每个状态对应6个开关管的开启和关闭。

上图为6个状态对应霍尔信号逻辑电平和对应6个开关管的开关逻辑状态。

软件部分这里很好处理，简单的状态机就可以实现了。

但是，不要忘记我们的集成模块是dvr8312，它的控制接口为pwm_apwm_b,pwm_crst_a,rst_b,rst_c,并不是对应6个开关管。

这是dvr8312手册上给出的用常规6个开关管信号的逻辑图。我们就按手册的来。

程序如下：

`timescale1ns/1ps

modulePWM_ctrl(clk,rst_n,

pwm_ah,pwm_bh,pwm_ch,

rst_an,rst_bn,rst_cn,

hall_a,hall_b,hall_c

);

inputclk;

inputrst_n;

inputhall_a;

//三相霍尔信号

inputhall_b;

inputhall_c;

outputpwm_ah;

//a相输出

outputpwm_bh;

//b相输出

outputpwm_ch;

//c相输出

outputrst_an;

//rst_a输出

outputrst_bn;

//rst_b输出

outputrst_cn;

//rst_c输出

//---------------------------------------------------------------------

//霍尔换相分为6状态每状态只有2相通电

//

s1

s2

s3

s4

s5

s6

//hall_a

1

1

1

0

0

0

//hall_b

0

0

1

1

1

0

pwm_ahr<=1'b0;

pwm_bhr<=1'b0;

pwm_chr<=pwm_reg;

pwm_alr<=pwm_reg;

pwm_blr<=1'b0;

pwm_clr<=1'b0;

end

3'b001:begin

pwm_ahr<=1'b0;

pwm_bhr<=1'b0;

pwm_chr<=pwm_reg;

pwm_alr<=1'b0;

pwm_blr<=pwm_reg;

pwm_clr<=1'b0;

end

default:;

endcase

end

assignrst_an=pwm_ahr|pwm_alr;

assignrst_bn=pwm_bhr|pwm_blr;

assignrst_cn=pwm_chr|pwm_clr;

assignpwm_ah=pwm_ahr;

assignpwm_bh=pwm_bhr;

assignpwm_ch=pwm_chr;

//-----------------------------------------------------------------------------

endmodule

如果要换向的话，只需要改变状态切换顺序就可以。这里就不详细说了。简要说明，软件思路，计数器计数，pwm_reg为经过控制算法处理后的控制量，和计数器进行比较，如果小于输出高电平，大于输出低电平。

仿真图如下：

占空比为50%时。可以明显看到每个换向状态只有2个管开，而且分别对应一上一下。

具体计数器的位数选择我会在以后的系统连接中作说明。

没有整个系统的联系这个位数是无法确定的。位数也同样决定了时钟频率。作为电机控制的2个环路之一速度环。

这里采用霍尔信号进行测速。

再来看霍尔的时序图

一次高电平对应180度的电气角度。如果对高电平进行计数，计数值就对应180度的电气角度。计数时间就是时钟周期与计数值的积，这就得到电气速度。相对应机械角度要查看电机的磁极对数，电气速度/磁极对数就是相应的机械速度。

利用霍尔信号测速的方法有分两种。一种就是如我之前说的对高电平计数，还有一种就是固定一个时间内对霍尔信号的高电平计数。同样也可得到速度。

这部分我参考了很多资料。最后选用一种对2相霍尔信号取与非，得到一个一个霍尔开关状态下的高电平，用计数器对这个高电平计数的方法。

这部分具体效果如果只能等实际测定后才能下结论。

程序如下：

odulespeed_get(clk,rst_n,hall_a,hall_b,speed

);

inputclk;

inputrst_n;

inputhall_a;

inputhall_b;

//inputhall_c;

output[15:0]speed;

reghall_ar1,hall_ar2;

reghall_br1,hall_br2;

//reghall_cr1,hall_cr2;

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)begin

hall_ar1<=1'b0;

hall_ar2<=1'b0;

hall_br1<=1'b0;

hall_br2<=1'b0;

end

elsebegin

hall_ar1<=hall_a;

hall_ar2<=hall_ar1;

hall_br1<=hall_b;

hall_br2<=hall_br1;

end

wirehall_speed=hall_ar2&&(~hall_br2);

reghall_speed1;

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)begin

hall_speed1<=1'b0;

end

elsebegin

hall_speed1<=hall_speed;

end

wirehall_neg=hall_speed1&&~hall_speed;

wirehall_pos=~hall_speed1&&hall_speed;

reg[15:0]cnt_speed;

reg[15:0]speed_reg;

reg[1:0]state;

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)begin

cnt_speed<=16'b0;

state<=2'b00;

end

elsebegin

case(state)

2'b00:begin

if(hall_pos)state<=2'b1;

elsestate<=1'b0;

end

2'b01:begin

cnt_speed<=cnt_speed+1'b1;

if(hall_neg)

state<=2'b11;

elsestate<=2'b01;

end

2'b11:begin

speed_reg<=cnt_speed;

cnt_s