【大联大世平NXP KE16Z 开发板试用体验】使用心得体会

开发板

` 大家周末好！不知不觉已经过去一个月了，今天再与大家谈谈KE16Z开发板使用的心得体会。关于该开发板的特性，想必大家都已经熟悉，官方给出的SDK入门操作手册是基于MCUXpresso IDE介绍的，本人使用的是MDK，这一点没什么影响，SDK中有提供IAR、MDK的参考设计源码，本想是很成熟的开发套件，但实际运用起来不是那么顺。给出的“touch_sensing”工程，下载到开发板中，串口是没有信息输出，RGB的D4指示灯是狂闪，再去触摸板上的两个触摸按键，没有任何响应，不知道所为何故。

再者验证其它低功耗，RTC，BLDC工程需要借助外部工具。BLDC工程是提供了，但没有电机驱动板，所以得自己选型购买。如上图的步进电机，至少得要个大功率的驱动板才能控制吧。之前使用过英飞凌的TLE9879开发板，它就是一块开发板带集成驱动电路，而且是支持三相输出。

我们进行的光磁检测设备，方案选型大致已敲定，使用的是STM32的战舰开发板，没错，ST官方给出资料比较详细，网上资源丰富。代码基本上调试的差不多了，因此希望NXP KE16Z开发板有比较完备的参考设计套件。该项目用到的步进电机采用36V输出的驱动板驱动。

驱动控制板也是市面上常用的

使用的芯片型号是STM32F407ZGT6

部分的参考代码如下：

#include "MicroStepDriver.h"
#include
#include
//系统加减速参数
speedRampData srd;
//记录步进电机的位置
int stepPosition = 0;
//系统电机、串口状态
struct GLOBAL_FLAGS status = {FALSE, FALSE,TRUE};
extern volatile char DIR_flag;
/**
* [url=home.php?mod=space&uid=2666770]@Brief[/url] 定时器中断优先级配置
* [url=home.php?mod=space&uid=3142012]@param[/url] 无
* @retval 无
*/
static void TIM_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 设置中断来源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = MSD_PULSE_TIM_IRQ;
// 设置抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 设置子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/**
* @brief 初始化电机驱动用到的引脚
* @param 无
* @retval 无
*/
static void MSD_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//电机脉冲输出 GPIO 初始化
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE); //GPIOE使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MSD_PULSE_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(MSD_PULSE_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(MSD_PULSE_PORT,MSD_PULSE_PIN_SOURCE,MSD_PULSE_PIN_AF); /* 连接 PXx 到定时器输出通道*/
//电机方向输出 GPIO 初始化
MSD_DIR_AHBxClock_FUN(MSD_DIR_GPIO_CLK, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MSD_DIR_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(MSD_DIR_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(MSD_DIR_PORT,MSD_DIR_PIN);
//电机使能输出 GPIO 初始化
MSD_ENA_AHBxClock_FUN(MSD_ENA_GPIO_CLK, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MSD_ENA_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(MSD_ENA_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(MSD_ENA_PORT,MSD_ENA_PIN);
//GPIO_SetBits(MSD_ENA_PORT,MSD_ENA_PIN);
}
/* ---------------- PWM信号周期和占空比的计算--------------- */
// ARR ：自动重装载寄存器的值
// CLK_cnt：计数器的时钟，等于 Fck_int / (psc+1) = 180M/(psc+1)
// PWM 信号的周期 T = (ARR+1) * (1/CLK_cnt) = (ARR+1)*(PSC+1) / 72M
// 占空比P=CCR/(ARR+1)
static void TIM_Mode_Config(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// 开启定时器时钟,即内部时钟CK_INT=180M
MSD_PULSE_TIM_APBxClock_FUN(MSD_PULSE_TIM_CLK,ENABLE);
/*--------------------时基结构体初始化-------------------------*/
TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
// 自动重装载寄存器的值，累计TIM_Period+1个周期后产生一个更新或者中断
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=MSD_PULSE_TIM_PERIOD;
// 驱动CNT计数器的时钟 = Fck_int/(psc+1)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= MSD_PULSE_TIM_PSC;
// 时钟分频因子，配置死区时间时需要用到
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
// 计数器计数模式，设置为向上计数
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
// 重复计数器的值，最大值为255
//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
// 初始化定时器
TIM_TimeBaseInit(MSD_PULSE_TIM, &TIM_TimeBaseStructure);
/*--------------------输出比较结构体初始化-------------------*/
// 配置为PWM模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
// 输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
// 互补输出禁能
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;
// 设置占空比大小
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = MSD_PULSE_TIM_PERIOD/2;
// 输出通道电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
// 输出通道空闲电平极性配置
TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
MSD_PULSE_OCx_Init(MSD_PULSE_TIM, &TIM_OCInitStructure);
//使能TIM1_CH1预装载寄存器
MSD_PULSE_OCx_PreloadConfig(MSD_PULSE_TIM, TIM_OCPreload_Enable);
//使能TIM1预装载寄存器
TIM_ARRPreloadConfig(MSD_PULSE_TIM, ENABLE);
//设置中断源，只有溢出时才中断
TIM_UpdateRequestConfig(MSD_PULSE_TIM,TIM_UpdateSource_Regular);
// 清除中断标志位
TIM_ClearITPendingBit(MSD_PULSE_TIM, TIM_IT_Update);
// 使能中断
TIM_ITConfig(MSD_PULSE_TIM, TIM_IT_Update, ENABLE);
// 使能计数器
TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, DISABLE);
}
/**
* @brief 初始化电机相关的外设
* @param 无
* @retval 无
*/
void MSD_Init(void)
{
MSD_GPIO_Config();
TIM_NVIC_Config();
TIM_Mode_Config();
}
/**
* @brief 驱动器紧急停止
* @param NewState：使能或者禁止
* @retval 无
*/
void MSD_ENA(FunctionalState NewState)
{
if(NewState)
{
//ENA失能，禁止驱动器输出
GPIO_SetBits(MSD_ENA_PORT,MSD_ENA_PIN);
//紧急停止标志位为真
status.out_ena = FALSE;
//printf("
驱动器禁止输出（脱机状态）此时电机为无保持力矩状态，可以手动旋转电机");
}
else
{
//ENA使能
GPIO_ResetBits(MSD_ENA_PORT,MSD_ENA_PIN);
//紧急停止标志位为假
status.out_ena = TRUE;
//printf("
驱动器恢复运行，此时电机为保持力矩状态，此时串口指令可以正常控制电机");
}
}
/*! rief 以给定的步数移动步进电机
* 通过计算加速到最大速度，以给定的步数开始减速
* 如果加速度和减速度很小，步进电机会移动很慢，还没达到最大速度就要开始减速
* param step 移动的步数 (正数为顺时针，负数为逆时针).
* param accel 加速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec^2=1rad/sec^2
* param decel 减速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec^2=1rad/sec^2
* param speed 最大速度,如果取值为100，实际值为100*0.01*rad/sec=1rad/sec
*/
void MSD_Move(signed int step, unsigned int accel, unsigned int decel, unsigned int speed)
{
//达到最大速度时的步数.
unsigned int max_s_lim;
//必须开始减速的步数(如果还没加速到达最大速度时)。
unsigned int accel_lim;
// 根据步数的正负来判断方向
if(step < 0)//逆时针
{
srd.dir = CCW;
step = -step;
}
else//顺时针
{
srd.dir = CW;
}
// 输出电机方向
DIR(srd.dir);
// 配置电机为输出状态
status.out_ena = TRUE;
// 如果只移动一步
if(step == 1)
{
// 只移动一步
srd.accel_count = -1;
// 减速状态
srd.run_state = DECEL;
// 短延时
srd.step_delay = 1000;
// 配置电机为运行状态
status.running = TRUE;
//设置定时器重装值
TIM_SetAutoreload(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width);
//设置占空比为50%
TIM_SetCompare2(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width>>1);
//使能定时器
TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, ENABLE);
}
// 步数不为零才移动
else if(step != 0)
{
// 我们的驱动器用户手册有详细的计算及推导过程
// 设置最大速度极限, 计算得到min_delay用于定时器的计数器的值。
// min_delay = (alpha / tt)/ w
srd.min_delay = A_T_x100 / speed;
// 通过计算第一个(c0) 的步进延时来设定加速度，其中accel单位为0.01rad/sec^2
// step_delay = 1/tt * sqrt(2*alpha/accel)
// step_delay = ( tfreq*0.676/100 )*100 * sqrt( (2*alpha*10000000000) / (accel*100) )/10000
srd.step_delay = (T1_FREQ_148 * sqrt(A_SQ / accel))/100;
// 计算多少步之后达到最大速度的限制
// max_s_lim = speed^2 / (2*alpha*accel)
max_s_lim = (long)speed*speed/(long)(((long)A_x20000*accel)/100);
// 如果达到最大速度小于0.5步，我们将四舍五入为0
// 但实际我们必须移动至少一步才能达到想要的速度
if(max_s_lim == 0)
{
max_s_lim = 1;
}
// 计算多少步之后我们必须开始减速
// n1 = (n1+n2)decel / (accel + decel)
accel_lim = ((long)step*decel) / (accel+decel);
// 我们必须加速至少1步才能才能开始减速.
if(accel_lim == 0)
{
accel_lim = 1;
}
// 使用限制条件我们可以计算出第一次开始减速的位置
//srd.decel_val为负数
if(accel_lim <= max_s_lim)
{
srd.decel_val = accel_lim - step;
}
else
{
srd.decel_val = -(long)(max_s_lim*accel/decel);
}
// 当只剩下一步我们必须减速
if(srd.decel_val == 0)
{
srd.decel_val = -1;
}
// 计算开始减速时的步数
srd.decel_start = step + srd.decel_val;
// 如果最大速度很慢，我们就不需要进行加速运动
if(srd.step_delay <= srd.min_delay)
{
srd.step_delay = srd.min_delay;
srd.run_state = RUN;
}
else
{
srd.run_state = ACCEL;
}
// 复位加速度计数值
srd.accel_count = 0;
status.running = TRUE;
//设置定时器重装值
TIM_SetAutoreload(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width);
//设置占空比为50%
TIM_SetCompare2(MSD_PULSE_TIM,Pulse_width>>1);
//使能定时器
TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, ENABLE);
}
}
/**
* @brief 根据运动方向判断步进电机的运行位置
* @param inc 运动方向
* @retval 无
*/
void MSD_StepCounter(signed char inc)
{
//根据方向判断电机位置
if(inc == CCW)
{
stepPosition--;
}
else
{
stepPosition++;
}
}
/**
* @brief 产生脉冲定时器的中断响应程序，每走一步都会计算运动状态
* @param 无
* @retval 无
*/
void MSD_PULSE_TIM_IRQHandler(void)
{
// 保存下一个延时周期
unsigned int new_step_delay;
// 加速过程中最后一次延时.
static int last_accel_delay;
// 移动步数计数器
static unsigned int step_count = 0;
// 记录new_step_delay中的余数，提高下一步计算的精度
static signed int rest = 0;
if (TIM_GetITStatus(MSD_PULSE_TIM, TIM_IT_Update) != RESET)
{
/* Clear MSD_PULSE_TIM Capture Compare1 interrupt pending bit*/
TIM_ClearITPendingBit(MSD_PULSE_TIM, TIM_IT_Update);
MSD_PULSE_TIM->CCR4=srd.step_delay >> 1;//周期的一半
MSD_PULSE_TIM->ARR=srd.step_delay;
//如果禁止输出，电机则停止运动
if(status.out_ena != TRUE)
{
srd.run_state = STOP;
}
switch(srd.run_state) {
case STOP:
step_count = 0;
rest = 0;
MSD_PULSE_TIM->CCER &= ~(1<<12); //禁止输出
TIM_Cmd(MSD_PULSE_TIM, DISABLE);
status.running = FALSE;
break;
case ACCEL:
MSD_PULSE_TIM->CCER |= 1<<12; //使能输出
MSD_StepCounter(srd.dir);
step_count++;
srd.accel_count++;
new_step_delay = srd.step_delay - (((2 * (long)srd.step_delay)
+ rest)/(4 * srd.accel_count + 1));
rest = ((2 * (long)srd.step_delay)+rest)%(4 * srd.accel_count + 1);
//检查是够应该开始减速
if(step_count >= srd.decel_start) {
srd.accel_count = srd.decel_val;
srd.run_state = DECEL;
}
//检查是否到达期望的最大速度
else if(new_step_delay <= srd.min_delay) {
last_accel_delay = new_step_delay;
new_step_delay = srd.min_delay;
rest = 0;
srd.run_state = RUN;
}
break;
case RUN:
MSD_PULSE_TIM->CCER |= 1<<12; //使能输出
MSD_StepCounter(srd.dir);
step_count++;
new_step_delay = srd.min_delay;
//检查是否需要开始减速
if(step_count >= srd.decel_start) {
srd.accel_count = srd.decel_val;
//以最后一次加速的延时作为开始减速的延时
new_step_delay = last_accel_delay;
srd.run_state = DECEL;
}
break;
case DECEL:
MSD_PULSE_TIM->CCER |= 1<<12; //使能输出
MSD_StepCounter(srd.dir);
step_count++;
srd.accel_count++;
new_step_delay = srd.step_delay - (((2 * (long)srd.step_delay)
+ rest)/(4 * srd.accel_count + 1));
rest = ((2 * (long)srd.step_delay)+rest)%(4 * srd.accel_count + 1);
//检查是否为最后一步
if(srd.accel_count >= 0){
srd.run_state = STOP;
}
break;
}
srd.step_delay = new_step_delay;
}
}
/**
* @brief 配置嵌套向量中断控制器NVIC
* @param 无
* @retval 无
*/
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 配置中断源：按键1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY1_INT_EXTI_IRQ;
/* 配置抢占优先级：1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
/* 配置子优先级：1 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
/* 使能中断通道 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* 配置中断源：按键2，其他使用上面相关配置 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY2_INT_EXTI_IRQ;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/**
* @brief 配置 PA0 为线中断口，并设置中断优先级
* @param 无
* @retval 无
*/
void EXTI_Key_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/*开启按键GPIO口的时钟*/
RCC_AHB1PeriphClockCmd(KEY1_INT_GPIO_CLK|KEY2_INT_GPIO_CLK|KEY3_INT_GPIO_CLK ,ENABLE);
/* 使能 SYSCFG 时钟，使用GPIO外部中断时必须使能SYSCFG时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
/* 配置 NVIC */
NVIC_Configuration();
/* 限位开关 1的引脚 PE4*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_INT_GPIO_PIN;
/* 设置引脚为输入模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
/* 设置引脚不上拉也不下拉 */
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
/* 使用上面的结构体初始化按键 */
GPIO_Init(KEY1_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 连接 EXTI 中断源到key1引脚 */
SYSCFG_EXTILineConfig(KEY1_INT_EXTI_PORTSOURCE,KEY1_INT_EXTI_PINSOURCE);
/* 选择 EXTI 中断源 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = KEY1_INT_EXTI_LINE;
/* 中断模式 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
/* 上升沿触发 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
/* 使能中断/事件线 */
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
/* 限位开关 2的引脚 PE5*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_INT_GPIO_PIN;
/* 其他配置与上面相同 */
GPIO_Init(KEY2_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* 连接 EXTI 中断源到key2 引脚 */
SYSCFG_EXTILineConfig(KEY2_INT_EXTI_PORTSOURCE,KEY2_INT_EXTI_PINSOURCE);
/* 选择 EXTI 中断源 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = KEY2_INT_EXTI_LINE;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
/* 下降沿触发 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
/*进钞按键开关 PA4*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY3_INT_GPIO_PIN;
/* 设置引脚为输入模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
/* 设置引脚不上拉也不下拉 */
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
/* 使用上面的结构体初始化按键 */
GPIO_Init(KEY3_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
/**
* @brief This function handles TIM2 interrupt request.
* @param None
* @retval None
*/
void KEY1_IRQHandler(void)
{
//确保是否产生了EXTI Line中断
if(EXTI_GetITStatus(KEY1_INT_EXTI_LINE) != RESET)
{
DIR_flag=1;
//清除中断标志位
EXTI_ClearITPendingBit(KEY1_INT_EXTI_LINE);
}
}
void KEY2_IRQHandler(void)
{
//确保是否产生了EXTI Line中断
if(EXTI_GetITStatus(KEY2_INT_EXTI_LINE) != RESET)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_5)==0)
{
DIR_flag=2;
}
//清除中断标志位
EXTI_ClearITPendingBit(KEY2_INT_EXTI_LINE);
}
}