【MPS机器人挑战赛作品】mps_motor_driver

MPS FOC 关节电机控制板 V2

工程复刻福利

想快速复刻本关节电机工程？本项目联合 MPS 为开发者提供免费样品申领福利，工程同款芯片直接送，帮助大家降低前期验证成本，快速启动项目开发。

可通过下方二维码或链接直接申领：

app-u.jingsocial.com/surl/JNH9Kul

视频链接

https://www.bilibili.com/video/BV1zY6oBtEa4/?spm_id_from=333.1387.homepage.video_card.click

项目简介

本项目是基于 MPS 芯片方案设计的 FOC 关节电机控制板，目前硬件已经迭代到第二版。

项目目标是做一块适合关节电机、无刷电机调试和 FOC 算法学习的控制板。主控采用 AT32F435CGT7，功率驱动部分采用 MPS 三相无刷电机驱动方案，电源部分也使用了 MPS 的多级电源芯片，为 MCU、驱动和采样电路提供稳定供电。

第二版硬件相比第一版主要围绕电源、采样、驱动布局和调试可用性继续优化。当前软件仍处于调试和完善阶段，已经完成基础外设、PWM 输出、ADC 电流采样、VOFA 波形输出以及基础电压开环运行验证。后续会继续完善电流环、速度环、位置环、编码器闭环、参数辨识和无感算法等功能。

由于个人近期时间有限，软件部分仍在持续开发中，当前版本可能存在未修复的问题。项目会先以可复刻、可调试、可学习为目标开源，后续再逐步补齐完整控制功能。

项目功能

• FOC 电机控制板硬件设计
• AT32F435CGT7 高性能 MCU 控制核心
• MPS 三相无刷电机驱动方案
• 三相电流采样
• ADC 采样数据 VOFA 输出
• PWM/SVPWM 输出验证
• 电压开环运行验证
• 预留电流环、速度环、位置环软件扩展空间
• 预留编码器与高级控制算法扩展空间

当前软件状态

当前软件仍处于 bring-up 阶段，已完成和验证的内容包括：

• AT32F435 基础工程搭建
• TMR1 三相互补 PWM 输出
• ADC1/ADC2/ADC3 三相电流采样
• 电流零偏校准
• Clarke/Park/反 Park/SVM 基础计算框架
• VOFA JustFloat 波形输出
• 电压开环拖动测试

当前默认控制方式为电压开环，用于验证：

• PWM 输出是否正常
• 三相驱动是否正常
• 电流采样链路是否正常
• 电机是否能够被基础 FOC 电压矢量拖动

电流闭环、速度闭环、位置闭环等功能会在后续版本中继续完善。

硬件设计

主控 MCU

AT32F435CGT7

• ARM Cortex-M4 内核
• 主频最高 288 MHz
• 具备较强的浮点运算能力
• 外设资源丰富，适合电机控制、ADC 采样、PWM 输出和通信调试

电源管理

本项目采用 MPS 系列电源芯片完成多级电源转换：

芯片型号	功能	说明
MP4583	48V 转 12V 降压	宽输入电压，高效率，适合作为板级一级电源
MPM3632S	12V 转 5V 降压	集成电感，小体积，外围简单
MP20051	5V 转 3.3V LDO	低纹波输出，为 MCU 和 ADC 采样提供稳定电源

低纹波电源对电流采样非常重要。稳定的 3.3V 模拟供电可以降低 ADC 抖动，提高电流采样一致性，为后续电流闭环打基础。

栅极驱动

MP6539

MPS 三相无刷电机驱动芯片，集成度高，适合小型关节电机和无刷电机 FOC 控制板使用。

位置传感

项目预留磁编码器接口，用于后续实现转子位置检测和闭环 FOC 控制。

计划支持：

• MA600 磁编码器
• 后续扩展第二编码器接口
• 后续支持编码器校准和角度补偿

第二版硬件说明

当前板卡为第二版硬件，主要目标是提高工程可复刻性和调试稳定性。

第二版重点关注：

• 电源链路稳定性
• 三相采样一致性
• PWM 驱动输出验证
• 调试接口可用性
• 后续软件算法扩展空间

后续计划

后续会逐步完善以下内容：

• 电流环 PI 控制
• 速度环控制
• 位置环控制
• 力矩控制模式
• 编码器角度读取与校准
• 双编码器支持
• 电机参数辨识
• 滑模观测器 SMO
• 上位机调试参数配置

适合人群

本项目适合：

• 想学习 FOC 的开发者
• 想复刻关节电机控制板的开发者
• 想验证 MPS 电机驱动和电源芯片方案的开发者
• 想基于 AT32F435 做电机控制实验的开发者
• 想参与开源电机控制项目完善的朋友

注意事项

当前项目仍处于开发调试阶段，软件并非最终稳定版本。复刻和测试时建议：

• 使用限流电源
• 首次上电不要直接接大功率电机
• 先验证 3.3V、5V、12V 电源是否正常
• 再验证 PWM 输出和驱动使能
• 最后再接入电机做低电压、低电流测试
• 调试电机时务必注意电源保护和功率器件温升

致谢

感谢 MPS（芯源系统）提供优秀的电源与电机驱动芯片平台，让本项目能够从学习验证走向实际硬件实现。

也感谢嘉立创开源平台提供项目展示和交流渠道。欢迎感兴趣的开发者复刻、测试、反馈问题，也欢迎一起完善这个开源关节电机控制板项目。