基于Simple FOC 和 ESP32的双路FOC控制器

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2021.07.14 Update：

       我的配套的驱动板也开源啦！感兴趣的筒子们快来！

<双路无刷FOC驱动_ESP32扩展板>

https://oshwhub.com/zdldcyy/l6234-shuang-lu-wu-shua-qu-dong_esp32-kuo-zhan-ban

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        基于ESP32的双路FOC控制器，代码采用开源的SimpleFOC，实现双路无刷电机的矢量控制。支持两路IIC编码器，两路SPI编码器，同时两路IIC还可以复用为两路ABZ编码器！

 

        准备用在自己的无刷四足机器人上的。控制器和驱动器分开设计，采用板卡对插的方式，方便后期更换更大电流的驱动板。配套的驱动板稍晚些也会发出来~

        欢迎关注我的b站，板子的用法和部分代码也会在B站上更新，可以直接扫上面渲染图上的二维码直达我的主页吼吼~

       

我的B站：https://space.bilibili.com/423507600

SimpleFOC官网：https://simplefoc.com/

 

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        简单介绍下板子设计，双层PCB，主控用的是esp32-wroom，淘宝上现在12块钱一个很便宜（对没错，stm32我就是针对你了）。带有Type-c usb转串口通讯，且带有自动下载电路，不需要手动按两个按键啦！两边是标准的2.54的10pin排针，很便宜也很好买。而且上面的信号是对称分布的，你可以正面插入，也可以从后面插入，哎呀反正就是什么姿势都可以的啦！

 

        偷偷告诉你，嫌整体高度高的话还可以选择背靠背贴身插入（老脸都不要了！）

 

        板子下方的四个连接器是编码器接口，从左至右分别为I2C1, SPI1, SPI0, I2C0.   这两个I2C是相互独立的两路，互不干扰，也就是说同时接两个as5600也没问题（众所周知，as5600的单I2C地址很坑）。注意这两个I2C我都没有加外部上拉，因为我的磁编码器板子都是加了上拉的，所以不在主板上加了，而且esp32 本身就可以设置上拉，更没必要了。

 

       剩下两个中间的接口是spi接口，这两个是共用一个spi口的，两个cs使能。这样就可以同时使用两个spi接口的编码器了，比如后面开源的TLE5012B，后期还会开源MA730，都可以直接使用。

 

       什么？ 你说你只有ABZ输出的编码器？这。。。这也完全没问题啊， 得益于esp32 的IO全自定义功能，两个I2C接口可以在软件里直接改成ABZ输入，这样就可以直接接ABZ的编码器了，就问你贴心不贴心！

       还有，I2C0 和SPI都用的arduino默认pin脚，代码里都不用指明I2C/SPI使用的pin脚，直接召唤函数就行，简直比你妈还贴心有木有！

 

        顺便在这分享下我开源的磁编码器，都放在立创开源广场了：

1. AS5600 磁编码器 I2C接口和PWM接口

2. TLE5012B 磁编码器，SPI & ABZ/UVW输出

3. MA730高速磁编码器，支持SPI & ABZ & SSI & PWM接口

        排母边上还有一个3pin（新版改为2pin）的小连接器，是CAN通讯接口，预留后面用的，暂时还没测试，一直用的uart接口。有能力的同学可以测试下，我还没用过CAN。。

 

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使用/测试注意点：

       1. Type-c usb转串口我只设计了一边有用(因为layout不方便)，所以插上去电脑没识别串口的话就转个向再插进去就可以了。还预留了uart接口直接接出，在usb口背面，可以通过这个口和其他板子通讯和供电。 2021.07.09更新：新板子把两边都连上了，不用担心插错的问题了欧耶~

       2. 板子的电源输入有两个源，一个是驱动板的电源（12V~24V）通过排针到主板，再经过DCDC & LDO转成5V & 3.3V；二是通过usb的5v给板子供电，两个可以同时连接，有个二极管保护usb防止倒灌电流。

       3. 用驱动板的12V/24V作为电源时，需注意D2这个TVS二极管，目前设计上用的12V的TVS，要用24V电源的话需要换成24V的tvs管子。

测试代码有问题的话可以用我b站上的代码先试一下。

 

#可怜的第一版，上电没几次就GG了，默哀0.1s~

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2021.06.01——目前板子已验证的功能：

       1. 两路AS5600 I2C接口编码器通讯。

       2. 两路UVW编码器输入。

       3. 两个4010无刷电机的开环速度，位置，电压控制；两个电机闭环速度，电压，位置控制。

       4. 单路无刷电机的电流环控制，另一路可能驱动板有点问题，还没搞好。

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2021.06.28——板子的I2C和spi接口添加了滤波器和匹配电阻设计，为了解决编码器线缆过长时（我的编码器线长30cm。。。）会有干扰导致数据出错的问题

    板子已经在路上了，验证好之后我会传上来，附件里的还是旧的gerber，暂时先不要下载。

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2021.07.09更新：

        1. 上面设计的滤波电路测试下来效果不错，ABZ输入的信号再也没有乱七八糟的波动了。如果当I2C接口用的话需要注意一点下图中的C4和C8两个电容，如果你的编码器的线很长的话可能要把这两个拆掉。这个和I2C的协议规则有关。I2c规定总线的寄生电容值不超过400pf，寄生电容高了的话会影响信号上升沿时间，导致速度下降，或者出错。另外，降低上拉电阻的阻值也可以提升I2C的上升/下降沿时间，要根据自己的速率要求（低速100KHz，高速400kHz）来考虑。

    

        2. Spi接口还未测试，编码器可能被家里的猫叼走了。。。

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2021.07.14 Update：

        小更新，测试了SPI编码器MA730，可以用。

        另外，我的配套的驱动板也开源啦！感兴趣的筒子们快来！

<双路无刷FOC驱动_ESP32扩展板>

https://oshwhub.com/zdldcyy/l6234-shuang-lu-wu-shua-qu-dong_esp32-kuo-zhan-ban

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2021.09.05 Update：

增加了IBOM，方便自己smt的同学。用浏览器打开html文件即可

 

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后续会上传测试视频，有变动会继续更新。

 

        #后续就连着我的狗腿子一起测试啦，有兴趣的来b站一起讨论。

 

声明：本电路板仅个人兴趣开发，不对任何bug，炸板，烧电容负责，有问题可以反馈，毕竟我也不是渣男。

此致

解散！

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