STM32 Cotor 控制包用戶手冊

這 P-NUCLEO-IHM03 pack 是一個基於的馬達控制套件 X-NUCLEO-IHM16M1 和 NUCLEO-G431RB 板。透過 ST morpho 連接器與 STM32 Nucleo 板一起使用，電源板（基於 STSPIN830 STPIN 系列驅動器）為三相、低電壓提供馬達控制解決方案tage、永磁同步馬達。如圖 1 所示，也提供了電源。

電源板上的 STSPIN830 裝置是一款緊湊型多功能 FOC 就緒驅動器，適用於三相馬達。它支援單分流和三分流架構，並嵌入一個具有用戶可設定參考電壓值的 PWM 電流控制器。tage 和休息時間。借助專用模式輸入引腳，該器件可以自由決定是通過六個輸入（每個電源開關一個）還是通過更常見的三個 PWM 直接驅動輸入來驅動它。此外，它還集成了控制邏輯和完全受保護的低 RDS(on)、三重半橋電源tage. 這 NUCLEO-G431RB 控制板為使用者嘗試新概念並使用 STM32G4 微控制器建立原型提供了一種經濟實惠且靈活的方式。它不需要任何單獨的探針，因為它整合了 STLINK-V3E 偵錯器和程式設計器。

此馬達控制評估套件完全可配置以支援閉環控制（僅限 FOC）。它可以用於速度感測器模式（霍爾或編碼器）或無速度感測器模式。它與單分流器和三分流器電流檢測拓撲相容。

特徵

X-NUCLEO-IHM16M1
– 基於 BLDC/PMSM 馬達的三相驅動板 STSPIN830
– 標稱運轉容量tag電壓範圍為 7 V dc 至 45 V dc
– 輸出電流高達 1.5 A rms
– 過流、短路和連鎖保護
– 熱關斷與欠電壓tag鎖定
– BEMF 感測電路
– 支援 3 分流或 1 分流馬達電流感應
– 基於霍爾效應的感測器或編碼器輸入連接器
– 電位器可用於速度調節
– 配備 ST morpho 連接器
NUCLEO-G431RB
– STM32G431RB 基於 Arm® Cortex®-M32 核心的 4 位元微控制器，頻率為 170 MHz，採用 LQFP64 封裝，具有 128 KB 快閃記憶體和 32 KB SRAM
– 兩種類型的擴充資源：
◦ ARDUINO® Uno V3 擴充連接器
◦ ST morpho 擴展排針，可完全存取所有 STM32 I/O
– 板載 STLINK-V3E 偵錯器/編程器，具有 USB 重新枚舉功能：大容量儲存、虛擬 COM 連接埠和偵錯連接埠
– 1 個使用者按鈕和 1 個重置按鈕

三相電機：
– 雲台馬達：GBM2804H-100T
– 最大直流電壓tage: 14.8 伏
– 最大轉速：2180 rpm
– 最大扭力：0.981 N·m
– 最大直流電流：5A
– 極對數：7
直流電源：
– 標稱輸出量tage: 12 伏直流電
– 最大輸出電流：2A
– 輸入音量tag範圍：100 V 交流電至 240 V 交流電
– 頻率範圍：50 Hz 至 60 Hz
STM32 32 位元微控制器基於 Arm® Cortex®-M 處理器。
注意：Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美國和/或其他地方的註冊商標。

訂購資訊

要訂購 P-NUCLEO-IHM03 Nucleo 包，請參閱表 1。可從目標 STM32 的數據表和參考手冊中獲取更多信息。

表 1. 可用產品列表

訂購代號	木板	董事會參考	目標STM32
P-NUCLEO-IHM03	X-NUCLEO-IHM16M1 NUCLEO-G431RB	無板參考(1) MB1367(2)	STM32G431RBT6

電源板
控制板

編纂

Nucleo 板編碼的含義如表 4 所示。
表 2. Nucleo pack 編碼說明

P-核-XXXYY	描述	Example: P-NUCLEO-IHM03
P核	產品類型： • P：由一塊 Nucleo 板和一塊擴充板（在此套件中稱為電源板）組成的套件，由 STMicro electronics 維護和支援	P核
XXX	應用程序：定義專用組件的應用程序類型的代碼	適用於工業、家用電器、電機控制的 IHM
YY	索引：序號	03

表 3. 電源板編碼說明

X-核-XXXYYTZ	描述	Examp樂： X-NUCLEO-IHM16M1
X核	產品類型： X：擴充板，分佈於ST web網站，由意法半導體維護和支持	X核
XXX	應用程序：定義專用組件的應用程序類型的代碼	適用於工業、家用電器、電機控制的 IHM
YY	索引：序號	16
T	連接器類型： A 代表 ARDUINO® M 代表 ST 形態 Z 代表 ST Zio	M 代表 ST 形態
Z	索引：序號	IHM16M1

表 4. Nucleo 板編碼說明

核-XXYYZT	描述	Examp代碼：NUCLEO-G431RB
XX	STM32 32 位 Arm Cortex MCU 中的 MCU 系列	STM32G4系列
YY	系列中的MCU產品線	STM32G431xx MCU 屬於 STM32G4x1 產品線
Z	STM32封裝引腳數： • R 代表 64 針	64 針
T	STM32閃存大小： • B 代表 128 KB	128 KB

開發環境

系統需求

多作業系統支援：Windows® 10、Linux® 64 位元或 macOS®
USB Type-A 或 USB Type-C® 轉 Micro-B 電纜

筆記： macOS® 是 Apple Inc. 在美國及其他國家和地區註冊的商標。 Linux® 是 Linus Torvalds 的註冊商標。
Windows 是 Microsoft 集團公司的商標。

開發工具鏈

IAR Systems® – IAR 嵌入式工作台®(1)
Keil® – MDK-ARM(1)
意法半導體 – STM32CubeIDE

僅適用於 Windows®。

演示軟件

簡報軟體包含在 X-CUBE-MCSDK STM32Cube 擴充包預先安裝在 STM32 快閃記憶體中，以便在獨立模式下輕鬆演示裝置週邊。最新版本的演示原始碼和相關文件可以從以下位置下載 www.st.com.

慣例

表 5 提供了本文檔中用於 ON 和 OFF 設置的約定。

表 5. ON/OFF 約定

習俗	定義
跳線開啟	套頭衫
跳線關閉	未安裝跳線
跳線 [1-2]	跳線安裝在針腳 1 和針腳 2 之間
焊橋ON	連接由 0 Ω 電阻閉合
焊橋關閉	連線保持開啟狀態

入門（基本用戶）

系統架構

這 P-NUCLEO-IHM03 套件基於馬達控制系統的常見四塊架構：

控制塊：它連接用戶命令和配置參數以驅動馬達。 PNUCLEO IHM03 套件基於 NUCLEO-G431RB 控制板，該控制板提供執行正確的馬達驅動控制演算法（例如 FOC）所需的所有訊號。
電源塊：P-NUCLEO-IHM03 電源板基於三相逆變器拓撲。其板載核心是 STSPIN830 驅動器，該驅動器嵌入了所有必要的主動功率和類比組件，以執行低電壓tage PMSM 電機控制。

PMSM 電機：低容量tage、三相無刷直流電機。
直流電源單元：為其他模塊提供電源（12V、2A）。
圖 2. P-NUCLEO-IHM03 包的四塊架構

從 STM32 Nucleo 電機控制包配置並運行電機控制

這 P-NUCLEO-IHM03 Nucleo pack 是 STM32 Nucleo 生態系統的完整硬體開發平台，用於評估單一馬達的馬達控制解決方案。

要操作標準包，請遵循以下硬件配置步驟：

X-NUCLEO-IHM16M1 必須透過 CN431 和 CN7 ST morpho 連接器堆疊在 NUCLEO-G10RB 板上。此連線只允許有一個位置。特別是，NUCLEO-G431RB 板上的兩個按鈕（藍色使用者按鈕 B1 和黑色重置按鈕 B2）必須保持裸露，如圖 3 所示。
圖 3. X-NUCLEO-IHM16M1 和 NUCLEO-G431RB 組裝完畢

X-NUCLEO-IHM16M1 和 NUCLEO-G431RB 板之間的互連旨在與許多控制板完全兼容。使用 FOC 算法不需要修改焊橋。

將三條馬達線 U、V、W 連接到 CN1 連接器，如圖 4 所示。
圖 4. 電機與 X-NUCLEO-IHM16M1 的連接
選擇電源板上的跳線配置以選擇所需的控制演算法 (FOC)，如下所述：
A。在 NUCLEO-G431RB 板上，檢查跳線設定：JP5 在位置 [1-2] 上用於 5V_STLK 來源，JP8 (VREF) 在位置 [1-2] 上，JP6 (IDD) 開啟。 (1)
b. 在 X-NUCLEO-IHM16M1 板上(2)：
◦ 檢查跳線設定：J5 ON、J6 ON
◦ 對於 FOC 控制，將跳線設定為：JP4 和 JP7 焊橋關閉，J2 在位置 [2-3] 上開啟，J3 在位置 [1-2] 上開啟

將直流電源（使用包裝附帶的電源或同等電源）連接到 CN1 或 J4 連接器並通電（對於 P-NUCLEO-IHM12 包裝中包含的萬向節馬達高達 03 V 直流），如下所示如圖5所示。
圖 5. X-NUCLEO-IHM16M1 的電源連接
按下 NUCLEO-G431RB (B1) 上的藍色使用者按鈕開始旋轉馬達。

旋轉X-NUCLEO-IHM16M1上的電位器來調節馬達速度。
1. 要透過 USB 為 NUCLEO-G431RB 供電，跳線 JP5 必須連接在引腳 1 和引腳 2 之間。有關 Nucleo 設定的更多詳細信息，請參閱 [3]。
2. 供貨量tag改變控制模式前必須關閉e。

硬體設定

表 6 顯示了 X-NUCLEO-IHM16M1 板上的跳線配置，如圖 6 所示。根據跳線選擇，可以選擇單分流或三分流電流檢測模式、霍爾傳感器或編碼器上拉，或 NUCLEO-G431RB 板的外部電源。

表 6. 跳線設置

跳線	允許的配置	默認條件
J5	FOC 控制算法的選擇。	ON
J6	FOC 控制算法的選擇。	ON
J2	選擇硬件限流器閾值（默認在三分流配置中禁用）。	[2-3] 開啟
J3	選擇固定或可調電流限制器閾值（默認情況下固定）。	[1-2] 開啟
JP4 和 JP7(1)	選擇單分流器或三分流器配置（默認為三分流器）。	離開

JP4 和 JP7 必須具有相同的配置：對於三分流器配置均保持開路，對於單分流器配置均保持閉合。在絲網印刷上，三分流器或單分流器的正確位置與預設位置一起指示。

表 7 顯示了 P-NUCLEO-IHM03 板上的主要連接器。

表 7. 螺絲端子表

螺絲端子	功能
J4	馬達電源輸入（7 V dc 至 45 V dc）
CN1	三相馬達連接器（U、V、W）及馬達電源輸入（不使用J4時）

P-NUCLEO-IHM03 堆疊在 ST morpho 連接器上，可從板的兩側訪問公排針（CN7 和 CN10）。它們可用於將 X-NUCLEO-IHM16M1 電源板連接到 NUCLEO-G431RB 控制板。 MCU 的所有信號和電源引腳均可在 ST morpho 連接器上使用。有關更多詳細信息，請參閱 [3] 中的“ST morpho 連接器”部分。

表 8. 連接器說明

零件參考	描述
CN7、CN10	ST 形態連接器
CN5、CN6、CN9、CN8	ARDUINO® Uno 連接器
U1	STSPIN830驅動程式
U2	TSV994IPT 運行 amp改良劑
J4	電源插孔連接器
J5，J6	FOC 使用跳線
速度	電位器
CN1	馬達和電源連接器
J1	霍爾感測器或編碼器連接器
J2，J3	限流器的使用與配置

零件參考	描述
JP3	感測器的外部上拉電阻
JP4、JP7	電流測量模式（單分流器或三分流器）
D1	LED狀態指示燈

圖 6. X-NUCLEO-IHM16M1 連接器

上傳固件example

前任amp用於電機控制應用 ex 的文件amp文件已預加載到 NUCLEO-G431RB 控制板中。這個前任ample 使用 FOC（磁場定向控制）算法。本節介紹在 NUCLEO-G431RB 內重新加載固件演示並按默認條件重新啟動的過程。有兩種方法可以做到這一點：

拖放過程（建議），詳見第 5.4.1 節
透過STM32CubeProgrammer（STM32CubeProg）工具（可從 STMicroelectronics 免費下載 web站點位於 www.st.com），如第 5.4.2 節所示

拖放過程

從下列位置安裝 ST-LINK 驅動程式 www.st.com web地點。
在 NUCLEO-G431RB 板上，將 JP5 跳線設定在位置 U5V。

使用 USB Type-C® 或 Type-A 轉 Micro-B 連接線將 NUCLEO-G431RB 板插入主機 PC。如果正確安裝了 ST-LINK 驅動程序，則該板將被識別為名為“Nucleo”或任何類似名稱的外部儲存設備。
拖放二進製文件 file 將韌體示範（XCUBE-SPN003 擴充包中包含的 P-NUCLEO-IHM7.out）複製到磁碟機中列出的「Nucleo」裝置中（按一下 Windows® 的「開始」按鈕）。
等待編程完成。

STM32CubeProgrammer工具

開啟STM32CubeProgrammer工具（STM32CubeProg).
使用 USB Type-C® 或 Type-A 轉 Micro-B 電纜，透過 NUCLEO-G431RB 板上的 USB 連接器 (CN1) 將 NUCLEO-G431RB 板連接到 PC。
打開 Potentiometer.out 或 Potentiometer.hex file 作為要下載的程式碼。出現對應的窗口，如圖 7 所示。
圖 7. STM32CubeProgrammer 工具
點選【下載】按鈕（見圖8）。
圖 8. STM32CubeProgrammer 下載
按下 NUCLEO-G2RB 板上的重設按鈕 (B431) 開始使用馬達。

演示使用

本節介紹如何使用該設置來旋轉電機：

按下重設按鈕（黑色）（NUCLEO-G431RB 板）
按下使用者按鈕（藍色）啟動馬達（NUCLEO-G431RB 板）
檢查馬達是否開始旋轉，並且 LED D8、D9 和 D10 是否開啟（X-NUCLEO-IHM16M1 板）
將使用者旋鈕（藍色）順時針旋轉至最大（X-NUCLEO-IHM16M1板）
檢查馬達是否已停止且 LED D8、D9 和 D10 是否已關閉（X-NUCLEO-IHM16M1 板）
將使用者旋鈕（藍色）逆時針旋轉至最大（X-NUCLEO-IHM16M1板）
檢查馬達是否以比步驟 3 更高的速度旋轉，並且 LED D8、D9 和 D10 是否開啟（X-NUCLEO-IHM16M1 板）
將使用者旋鈕（藍色）旋轉至其最大值的三分之一（X-NUCLEO-IHM16M1 板）
檢查馬達旋轉速度是否低於步驟 7，且 LED D8、D9 和 D10 是否亮起（X-NUCLEO-IHM16M1 板）
按下使用者按鈕（藍色）停止馬達（NUCLEO-G431RB 板）
檢查馬達是否已停止且 LED D8、D9 和 D10 是否關閉（X-NUCLEO-IHM16M1 板）

FOC控制算法設置（高級用戶）

這 P-NUCLEO-IHM03 pack 支援 ST FOC 函式庫。無需修改硬體即可三分流電流感應模式運轉馬達。若要在單分流配置中使用 FOC，使用者必須重新配置 X-NUCLEO-IHM16M1 板根據表 6. 跳線設定中給出的跳線設定選擇單分流電流感應和限流器功能。需要安裝 MC SDK 來重新配置 P-NUCLEO-IHM03 專案以進行單分流電流感應、產生和使用。
有關 MC SDK 的更多信息，請參閱 [5]。

參考

表 9 列出了意法半導體的相關文檔，網址為 www.st.com 取得補充資訊。

表 9. 意法半導體參考文檔

ID	參考文件
[1]	適用於 STM16 Nucleo 的基於 STSPIN1 的 X-NUCLEO-IHM830M32 三相無刷馬達驅動板入門使用者手冊（UM2415).
[2]	STM16Cube 的 X-CUBE-SPN32 三相無刷直流馬達驅動軟體擴充入門使用者手冊（UM2419).
[3]	STM32G4 Nucleo-64 板 (MB1367) 使用者手冊（UM2505).
[4]	緊湊型多功能三相三感馬達驅動器數據表（DS12584).
[5]	STM32Cube的STM32 MC SDK軟體擴展數據簡介（DB3548).
[6]	STM32 馬達控制 SDK v5.x 入門使用者手冊（UM2374).
[7]	如何使用STM32電機控制SDSK v6.0 profiler 使用者手冊（UM3016)

P-NUCLEO-IHM03 Nucleo 包產品信息

產品標識

所有 PCB 頂部或底部的貼紙均提供產品信息：

第一張貼紙：產品訂單代碼和產品標識，通常貼在目標設備的主機板上。
Examp樂：
MBxxxx-變體-yzz syywwxxxxx
第二張貼紙：帶有修訂版和序號的電路板參考號，可在每個 PCB 上找到。前任amp樂：

在第一個貼紙上，第一行提供產品訂購代碼，第二行提供產品標識。
在第二張貼紙上，第一行具有以下格式：“MBxxxx-Variant-yzz”，其中“MBxxxx”是板參考，“Variant”（可選）標識存在多個安裝變體時，“y”是PCB修訂版，「zz」是程式集修訂版，例如amp樂B01。第二行顯示用於可追溯性的板序號。
標記為“ES”或“E”的零件尚未合格，因此未獲準用於生產。 ST 對此類使用造成的任何後果不承擔任何責任。在任何情況下，ST 均不對使用任何這些工程技術的客戶承擔責任。amp生產中的文件。在決定使用這些工程技術之前，必須聯繫 ST 的質量部門amp文件來運行資格認證活動。
“ES”或“E”標記 examp地點：

在焊接在板上的目標 STM32 上（有關 STM32 標記的說明，請參閱 STM32 資料表封裝資訊段落 www.st.com web地點）。
評估工具訂購部件號旁邊粘貼或絲網印刷在板上。

某些板具有特定的 STM32 設備版本，允許運行任何可用的捆綁商業堆棧/庫。該 STM32 器件在標準部件號末尾顯示“U”標記選項，並且不可供銷售。

要在應用程序中使用相同的商業堆棧，開發人員可能需要購買特定於該堆棧/庫的部件號。這些部件號的價格包括堆棧/庫版稅。

P-NUCLEO-IHM03 產品歷史

表 10. 產品歷史記錄

訂購代號	產品標識	產品詳情	產品變更說明	產品限制
P-NUCLEO-IHM03	PNIHM03$AT1	單片機： • STM32G431RBT6 矽修訂版“Z”	初步修訂	無限制
		MCU 勘誤表： • STM32G431xx/441xx 裝置勘誤表 (ES0431)
		木板： • MB1367-G431RB-C04 （控制板） • X-NUCLEO-IHM16M1 1.0（電源板）
	PNIHM03$AT2	單片機： • STM32G431RBT6 矽修訂版“Y”	MCU 芯片版本已更改	無限制
		MCU 勘誤表： • STM32G431xx/441xx 裝置勘誤表 (ES0431)
		木板： • MB1367-G431RB-C04 （控制板） • X-NUCLEO-IHM16M1 1.0（電源板）
	PNIHM03$AT3	單片機： • STM32G431RBT6 矽修訂版“X”	MCU 芯片版本已更改	無限制
		MCU 勘誤表： • STM32G431xx/441xx 裝置勘誤表 (ES0431)
		木板： • MB1367-G431RB-C04 （控制板） • X-NUCLEO-IHM16M1 1.0（電源板）
	PNIHM03$AT4	單片機： • STM32G431RBT6 矽修訂版“X”	• 包裝：紙箱格式已更改 • 控制板版本已更改	無限制
		MCU 勘誤表： • STM32G431xx/441xx 裝置勘誤表 (ES0431)
		木板： • MB1367-G431RB-C05 （控制板） • X-NUCLEO-IHM16M1 1.0（電源板）

董事會修訂歷史

表 11. 董事會修訂歷史記錄

董事會參考	董事會變體和修訂	董事會變更說明	局限性
MB1367（控制板）	G431RB-C04	初步修訂	無限制
MB1367（控制板）	G431RB-C05	• LED 參考因過時而更新。 • 請參閱物料清單以了解更多詳細信息	無限制
X-NUCLEO-IHM16M1 （電源板）	1.0	初步修訂	無限制

聯邦通信委員會 (FCC) 和 ISED 加拿大合規聲明

FCC 合規聲明

15.19 部分
本設備符合 FCC 規則第 15 部分的規定。操作須符合以下兩個條件：(1) 該設備不會造成有害幹擾，且 (2) 該設備必須接受收到的任何干擾，包括可能導致意外操作的干擾。

15.21 部分
未經 STMicroelectronics 明確批准而對本設備進行的任何更改或修改都可能導致有害干擾並使用戶無法操作本設備。

15.105 部分
根據 FCC 規則第 15 部分，本設備已經過測試並符合 B 類數字設備的限制。這些限制旨在提供合理的保護，防止住宅安裝中的有害干擾。本設備會產生使用並輻射射頻能量，如果不按照說明安裝和使用，可能會對無線電通信造成有害干擾。但是，不能保證在特定安裝中不會發生干擾。如果此設備確實對無線電或電視接收造成有害干擾（可以通過關閉和打開設備來確定），鼓勵用戶嘗試通過以下一項或多項措施來糾正干擾：

• 重新調整接收天線的方向或位置。
• 增加設備和接收器之間的距離。
• 將設備連接至與接收器所連接電路不同的電路插座。
• 請諮詢經銷商或經驗豐富的無線電/電視技術人員尋求協助。

筆記： 僅使用屏蔽電纜。
責任方（在美國）
特里·布蘭查德
美洲地區法律 | 美洲意法半導體集團副總裁兼區域法律顧問
750 峽谷大道 | 套房 300 | 科佩爾, 德州 75019 美國
電話：+1 972-466-7845

ISED 合規聲明

本設備符合 FCC 和 ISED 加拿大針對普通人群移動應用制定的射頻輻射暴露限制（不受控制的暴露）。該設備不得與任何其他天線或發射器並置或一起運行。

合規聲明
注意：本設備符合 ISED 加拿大免許可證 RSS 標準。操作須符合以下兩個條件：(1) 該設備不得造成乾擾，且 (2) 該設備必須接受任何干擾，包括可能導致設備意外操作的干擾。
ISED 加拿大 ICES-003 合規性標籤：CAN ICES-3 (B) / NMB-3 (B)。

修訂歷史

表 12. 文件修訂歷史記錄

日期

修訂

變化

19 年 2019 月 XNUMX 日

初次發布。

20 年 2023 月 XNUMX 日

額外 P-NUCLEO-IHM03 Nucleo 包產品信息，包括：

• 產品標識

• P-NUCLEO-IHM03 產品歷史

• 董事會修訂歷史

已更新系統需求和開發工具鏈。更新訂購資訊和編纂.

已刪除 原理圖.

重要通知 - 請仔細閱讀

STMicroElectronics NV 及其子公司（「ST」）保留隨時對 ST 產品和/或本文檔進行更改、更正、增強、修改和改進的權利，恕不另行通知。採購商在下單前應取得ST產品的最新相關資訊。 ST 產品依照訂單確認時的 ST 銷售條款和條件進行銷售。
購買者對 ST 產品的選擇、選擇和使用承擔全部責任，ST 對購買者產品的應用協助或設計不承擔任何責任。
ST 此處未授予任何知識產權明示或暗示的許可。
轉售條款與此處所列資訊不同的 ST 產品將使 ST 對該產品授予的任何保固失效。
ST 和 ST 標誌是 ST 的商標。有關 ST 商標的更多信息，請參閱 www.st.com/trademarks。所有其他產品或服務名稱均為其各自所有者的財產。
本文檔中的資訊取代並取代本文檔任何先前版本中先前提供的資訊。
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文件/資源

ST STM32 Cotor 控制包 [pdf] 使用者手冊
STM32 Cotor 控制包, STM32, Cotor 控制包, 控制包

參考

使用者手冊

介紹

特徵