如何用N76E003做无刷电机控制器？
网上关于单片机BLCD驱动资料很多，但能通俗易懂的少，看这些资料不得要领、源代码更是看得是一头雾水，尤其关于PWM、换相完全不得其法。本文，就准备以最基本的通俗易懂的思维，带大家一步一步的来了解无刷电动机驱动的思路和设计。
由于属于入门级别的，所以只以有霍尔的三相无刷电机为例子来展开。其实搞懂了有霍尔，则无霍尔也仅仅只是程序上的升级版而已。
网上关于三相无刷电机的基本原理、UVW接法，转动原理就不重复了，这里就直接核心的内容，先根据霍尔来展开。
霍尔传感器，这里也假定大家已经知道其基本原理和输出信号（如果想理解原理，大家另行去找资料看），这里所说的，是已经获取到完整的霍尔信号，并进一步就霍尔信号和驱动信号来一步一步的展开。
说起霍尔，又绕不过去一个令很多人疑惑的概念：120°和60°。
所谓120°霍尔，和60°霍尔，从实际上来说，是以物理角度安装位置就可以明确区分的，其安装角度步距角度为60°就叫60°霍尔，120°的类推。
下面是旋转一个360度电气角度的120°霍尔信号时序：
行业标准霍尔编码从100开始，这里图片的波形时序也按照该标准。
这里特别称为360度电气角度，是因为，360度完成了一个循环，而并不是电机转了360°，电机到底转了多少角度还和电机的极数有关，极数越多，则360°一个循环驱动周期电机转动的角度越小。UVW都是一个极的，则电机真的转了360度，而都是2个极的则只转了180°，以此类推，这个大家了解就好，关系就是驱动扭矩和转速等的区别，和原理、程序基本没什么区别。
下图是60°霍尔信号的时序：
对比上面2个时序图，大家应该可以发现，60°和120°时序的差别，也就是各个霍尔是在角度差异120°还是60°时候改变状态而已。
现在，我们把60°霍尔的Hb信号反一个相，或者在电机上面转换一个面安装，同时把这个这个信号当成Hc，而把原来的Hc当成Hb，再来看看新是时序逻辑，发现了没，它就是120°霍尔的时序图了。图是直接在60度时序上面变换，所以看起来第一顺序就不是典型的100了，大家顺延类推就好。
这就是网上常常说的，60°-120°其实安装位置是一样的，只是中间一个反了个个安装而已说法的由来，当然这个说法好像都忽略了，相位顺序最后2个必须颠倒一下。
上面说了120°和60°的关系了，相信大家都已经明白，其实这些问题，如果放到程序里面去处理，会更加简单，所以，这里就只讨论120°霍尔条件下的电机及其驱动，弄清楚这个，大家肯定可以非常简单的处理出60度霍尔的对应方法。
图为一个三相无刷电机典型的输出驱动线路简化图。这里分别标注了各个驱动信号的位置和意义，当然这里的AH---CL都只是逻辑上的高低电平表述，实际上我们必须通过浮栅驱动等手段来实现MOS管的具体驱动线路，这些，会在后面讲到。
有了典型驱动线路，那么，我们该怎么去驱动这个线路能？
下面就通过另一个时序图，清楚的了解一下单片机各驱动端输出逻辑和霍尔的关系。
经过对单片机6个端口的驱动时序要求，我们进一步分析，可以得到时序图后面标注的输出和霍尔ABC的逻辑关系。各个关系自己看图就好了。
对应这样的驱动时序要求，我们会单片机编程的，已经在想了，这逻辑实现起来，在程序上面不怎么难嘛，是的，这就是我们说的换相逻辑，其实，到这里，如果你会基本的编程，那么你就已经可以根据输入的3个霍尔信号，编程完成AH-CL6个驱动IO端口的逻辑了。为了编程过程更加清晰明了，我们下面根据上图的换相逻辑，用一个混合的逻辑图来进一步说明：
这里，我们把3个IO，分别接到3个霍尔信号端，同时采用N76E003管脚中断方式，每个霍尔状态变化都将引起一次中断，用一个寄存器（可位寻址），每个中断分别读取3个霍尔点位，并取反存储到对应bit，然后根据竖线所表示的逻辑关系，直接逻辑运算，就已经获得了各端口输出信号，如果我们把各位集中暂存在某寄存器，等六位完成后，一次性送到一个IO寄存器，就可以一次性输出变化后的驱动信号，而不会有任何时序上的先后。
上面的霍尔换相驱动，我们是基于时序图并用基本的逻辑运算来实现，看起来有点复杂，其特点是思路明确，直接模拟逻辑运算过程实现换相。缺点是程序过程稍嫌复杂，换相运算量相对大点，而这个是不利于提高转速的。
那么是不是有更简洁快速的方法呢？当然有，我们马上可以想到另外一种常用手段那就是查表。我只需要把可能的几种组合，变成表里面的数据，直接查表不就成了。
请看下面的图：
我们把各输出端口，分别定义为bit5-bit0，其中，AH=bit5；AL=bit4；....CL=bit0，程序输出时候，这些位，将直接对应单片机P端口的输出寄存器。
再看看把霍尔信号当成地址数据，则可以发现，地址占3位，而状态只有6种就开始重复了，那么其中有000和111是非法地址，其他都是合法地址。根据上面的思路，我们按照地址升序排列，就可以获得下面的表格：
就这样，当霍尔信号边沿变化，中断到来时候，我们只需要检查一下是不是非法地址，并直接排除，然后就把霍尔数据当成3位地址查表，将查表数据直接填入到IO输出寄存器，就实现了非常简单的换相逻辑，而且运算量非常小。
到这里，有人会问了，你上面描述的，换相是有了，可都只是方波，这里没PWM什么事情啊。对的，为了清除的说明问题，这里还真没有加入PWM，你可以理解为，上面说的所有换相逻辑，都是PWM100%时候的波形，也就是，如果我们按照上面的去做，我保证电机完全可以正常转起来的，缺点就是转起来就是最高速度，它是不会调速的.......。当然还有启动时候电流大什么的，这些我们暂时就先忽略了吧。
电机不能调速怎么成，我们当然必须要能够用PWM无级变速、那么实际的速度控制的我们该怎么做呢？
其实非常简单，我们把上面描述的换相逻辑当中的波形，每路驱动信号幅度为1的那高电平部分，直接替换成我们可以控制的PWM信号，则一个带PWM调速的无刷有霍尔电机就完成了。
当我们能够把输出变成这样一种驱动信号的时候，再描述一下PWM调速的过程：
当我们准备运转电机时候，则单片机PWM开始增加，然后电机在换相逻辑控制下，输出符合上面时序图的带PWM的驱动波形，然后电机开始旋转，在某个合适的PWM占空比条件下，电机最终就会稳定在一个合适的速度，而不再是上面那个简单方波，一接上电机，电机就是全速运转。
到这里，关于换相逻辑的部分都已经说明白了，那么我们怎么具体去实现呢？
N76E003其实为电机驱动做好了充分的准备，人家芯片硬件都弄的好好的，我们只需要把这些硬件驱动起来便是了。。。
编辑：admin 最后修改时间：2020-11-04
