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标题: 【CDFOC】开源 FOC 有感电机驱动 [打印本页]

作者: dukelec 时间: 2023-9-24 18:25
标题: 【CDFOC】开源 FOC 有感电机驱动
本帖最后由 dukelec 于 2023-9-24 18:29 编辑

开源地址：https://github.com/dukelec/cdfoc
wiki 有中文版 readme，代码库有原理图和 pcb 截图

- 支持多种 SPI 接口的编码器，默认 tle5012b，其它有 tle5014、ma731、ma732、ic-mu 等
- 三路采样电阻，pwm 输出可以开到 100%
- 一路 RS485 支持用户控制、打印调试、波形调试、代码 IAP 升级
- RS485 最高速率 50Mbps（需要接口芯片支持，默认贴的接口芯片是 14Mbps，后续可能默认贴 20Mbps 的）
- MCU 为高性能的 STM32G431CBUx
- MOS 驱动芯片为高性能的 DRV8323RS，保护齐全，驱动力等参数可软件调节
- 电路简洁，布局布线合理，干扰小，可提供完整的 KiCad 工程文件

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作者: codefish 时间: 2023-9-24 18:29
赞一个，有空研究一下。

作者: n_cell 时间: 2023-9-24 18:49
赞一个?

作者: jbpan852 时间: 2023-9-24 19:38
谢谢！不能下载，可以发到这个论坛上吗

作者: newlife2lyf 时间: 2023-9-24 20:18
虽然大佬全开源了,但我还是懒得画板,请直接给个链接吧,我想买一套玩.

作者: liao-ljj 时间: 2023-9-24 21:04
非常支持，厉害厉害....

作者: 了无 时间: 2023-9-24 21:21
感谢大佬分享，厉害厉害

作者: dukelec 时间: 2023-9-24 22:19
本帖最后由 dukelec 于 2023-9-25 09:13 编辑

newlife2lyf 发表于 2023-9-24 20:18
虽然大佬全开源了,但我还是懒得画板,请直接给个链接吧,我想买一套玩. ...
(引用自5楼)

淘宝店铺搜我论坛 id

建立顺便带一个 cdbus bridge，不要外壳现在超便宜了
调试波形之类的更方便一些

使用 ft232 之类的 usb 转 485 也可以控制电机，可能要改 ft232 等板子的上下拉和终端电阻，
建议上下拉电阻改 330 欧姆，终端电阻默认不接。

作者: newlife2lyf 时间: 2023-9-24 22:25

dukelec 发表于 2023-9-24 22:19
淘宝店铺搜我论坛 id
(引用自8楼)

好的,全套含BM3520H电机

作者: dukelec 时间: 2023-9-24 22:28

newlife2lyf 发表于 2023-9-24 22:25
好的,全套含BM3520H电机
(引用自9楼)

多谢支持

作者: qwe2231695 时间: 2023-9-24 22:40
太棒了，整体架构和我们量产的很像

作者: akey3000 时间: 2023-9-24 23:17
大神科普下，这个一般用在什么产品上？冰箱、空调的电机，还是吹风的电机，还是叉车的电机，还是无人机的电机？

作者: xml2028 时间: 2023-9-25 00:32
学学习了再说

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 01:04
最近给朋友定制的一块一拖二FOC驱动，进行到第三版了，150kg载重底盘测试了2个月，10月份准备小批量了。

功能上比楼主的多了一些

带刹车电阻，可在控制调试软件可配置刹车电阻启动电压、
可带2个电机、
车规级抗干扰SSI差分长线编码器接口、做了磁编自动线性校准算法
USB type C 线直连电脑免驱、调试软件即插即用
使用CAN接口、
mos测温、2个电机测温、

[attach]626787[/attach]
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作者: sy8501 时间: 2023-9-25 01:13
散热层叠。

载重150kg，坡道保持电流40A，MOS最大温度不到50℃

[attach]626793[/attach]

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 01:20
嘉立创的仿真图

[attach]626795[/attach]
[attach]626796[/attach]

作者: 天下乌鸦一般黑 时间: 2023-9-25 08:37
666啊~我赶紧弄回来一套学习~

作者: neverlic 时间: 2023-9-25 08:53
果断入手一套玩玩，向楼主致敬

作者: TINXPST 时间: 2023-9-25 08:55
MCU用G431是个好选择，性价比高！TI的DRV8323现在价格还好，之前太贵了。

作者: dukelec 时间: 2023-9-25 10:13
本帖最后由 dukelec 于 2023-9-25 10:15 编辑

sy8501 发表于 2023-9-25 01:04
最近给朋友定制的一块一拖二FOC驱动，进行到第三版了，150kg载重底盘测试了2个月，10月份准备小批量了。

...
(引用自14楼)

我之前是有考虑把外置编码器改成差分通讯，最后没有改的主要原因是：

我倾向伺服的形态，每个电机带一个控制板，控制板和传感器板之间距离很近，而且有精心设计的屏蔽线可选，没必要用差分。
（个别产品我会把编码器芯片直接放在主控板上，做成圆形的板子。但我更多的是用这种通用的板子，免了不同电机都要重新画板。）

转成差分再转回单端，两次转换会带来延迟，特别是 SPI 处理起来很麻烦，SSI 方式不是所有编码器都支持。

譬如说 MA731/732 的效果，远比不上 TLE5012B-E1000

[attach]626804[/attach]

MA73x 默认 filter window 太大了，是 1024 us，一般要用 spi 配置成 64us 才适合 FOC 控制，否则电机效果出不来：
参数调猛一点，由于编码器的 filter 延迟，会导致电机抖动；参数调弱电机刚性又会很差。

MA73x filter 调成 64us 的时候，编码器有效位数只剩下 9.5 bits，相同条件下对比过其锁定噪音明显大于 TLE5012B 编码器

对于刹车电阻，我是计划有需要的时候单独做一个板子，外挂在母线电源上，检测到电源超标，就启动储能或者发热耗散。模块化的思想。

至于测温，我另一款相同代码方案的大功率板子有加，用的是 i2c 总线的数字温度传感器，可以加很多个点，当时加了两个点，一个加在电机一个加在 mos。

開一個 DIY 動力滑翔傘（電動）的【直播】貼
https://www.amobbs.com/thread-5753059-1-1.html

至于 usb，我比较反对加在电机控制板，特别是大功率的，伺服器的干扰很大，usb 抗干扰不行
额外增加电路面积和软件复杂度，容易引入小概率 bug，使用 usb 的 bootloader 也要大很多
而且对于一些机械臂之类的场景，机器一边甩动，一边用 usb 接在中间或末端关结调参，不是很方便，特别是机械臂包了外壳的时候
用我这个方式，可以在机械臂底部的控制线上直接调试任意关结的电机，同理方便用于其它各类设备的调试
而且，485 比 12M usb 还可以快好几倍

至于 can 接口，给力的话你也不用留 usb 接口了

作者: jaywen 时间: 2023-9-25 10:18

sy8501 发表于 2023-9-25 01:04
最近给朋友定制的一块一拖二FOC驱动，进行到第三版了，150kg载重底盘测试了2个月，10月份准备小批量了。

...
(引用自14楼)

你这3d图用什么软件渲染的？很好看

作者: phone 时间: 2023-9-25 11:02
到楼主店去看看，弄一个来玩玩。

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 11:22

dukelec 发表于 2023-9-25 10:13
我之前是有考虑把外置编码器改成差分通讯，最后没有改的主要原因是：

我倾向伺服的形态，每个电机带一个 ...
(引用自20楼)

SSI的局限性确实有，目前只有MP的磁编在用这套协议。所以编码器限制死了，只能MA73x

但spi单端引线，想要数据不出错，只能走个0.1m，跟电机绑一块的时候，0.1m有时候也很困难。

实际这种应用，驱动和电机分体，引线长度需求在0.8~5米不等，必须走差分通信。而SPI转差分的话，引线又太多，所以SSI省线的优势就出来了。

窗口延迟的问题，实际上没有你想的那么严重，MA732用默认参数就可以了，用的12bit，做了线性校准后效果还是很好的。

作者: n_cell 时间: 2023-9-25 11:24

jaywen 发表于 2023-9-25 10:18
你这3d图用什么软件渲染的？很好看
(引用自21楼)

这个只是3D，没有渲染

，真正的渲染是可以以假乱真的

参考一下我这个帖子的30楼渲染效果

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 11:25

jaywen 发表于 2023-9-25 10:18
你这3d图用什么软件渲染的？很好看
(引用自21楼)

AD的3D视图，没有线条，所以糊到一块了。

导出step后，到任意专业3D软件，选择带线的视图，都有这个效果。（没有渲染）

可惜我显示器比较小，截图时候，很多细节都没了。

作者: qwe2231695 时间: 2023-9-25 11:35

sy8501 发表于 2023-9-25 01:13
散热层叠。

载重150kg，坡道保持电流40A，MOS最大温度不到50℃
(引用自15楼)

你这个是车规级的高级东西了

是AGV底盘用的吗

作者: jyrpxj 时间: 2023-9-25 11:41
周末画了一个无感无刷的驱动板，移稙代码还无从下手，有一起玩的吗？
[attach]626805[/attach]

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 11:53

qwe2231695 发表于 2023-9-25 11:35
你这个是车规级的高级东西了是AGV底盘用的吗
(引用自26楼)

是AGV专用。

朋友公司就是干这个的。

作者: flash3g 时间: 2023-9-25 11:54

sy8501 发表于 2023-9-25 01:13
散热层叠。

载重150kg，坡道保持电流40A，MOS最大温度不到50℃
(引用自15楼)

板子画的很漂亮，电容下面是什么胶？

作者: sy8501 时间: 2023-9-25 12:23

flash3g 发表于 2023-9-25 11:54
板子画的很漂亮，电容下面是什么胶？
(引用自29楼)

普通的704硅橡胶半流淌型

作者: flash3g 时间: 2023-9-25 12:28

sy8501 发表于 2023-9-25 12:23
普通的704硅橡胶半流淌型
(引用自30楼)

好的，谢谢您

作者: boycn 时间: 2023-9-25 13:50
支持一下，楼主论坛的开源达人啊

作者: lyl1070 时间: 2023-9-25 15:01
有无感的开源吗？

作者: zzh90513 时间: 2023-9-25 15:10
你好，请教一个CDBUS技术问题，我想将CDBUS用于开发通用IO模块的背板总线，想请问50Mbps速率下距离能做到5米吗？另外1ms的双向数据更新，大约能收发交互多少字节？

作者: powermeter 时间: 2023-9-25 15:16

sy8501 发表于 2023-9-25 01:20
嘉立创的仿真图

漂亮，就喜欢看大佬们的作品。

作者: yc2 时间: 2023-9-25 16:42
给力，dukelec出品，必是精品。

作者: lgg88 时间: 2023-9-25 16:53
强烈支持楼主

作者: Aper-2020 时间: 2023-9-25 21:29

sy8501 发表于 2023-9-25 01:20
嘉立创的仿真图
(引用自16楼)

你的画板、走线风格跟我的很像

作者: KuJJ 时间: 2023-9-25 22:39
期待无感的

作者: akey3000 时间: 2023-9-26 08:34

sy8501 发表于 2023-9-25 01:04
最近给朋友定制的一块一拖二FOC驱动，进行到第三版了，150kg载重底盘测试了2个月，10月份准备小批量了。

...
(引用自14楼)

请教下，大神主控用的哪家mcu，用的哪家foc算法

作者: 天下乌鸦一般黑 时间: 2023-9-26 08:41
再来顶个贴。大佬是来普度众生的么。这个价格。~这技术。。。。还开源了。。。

作者: sy8501 时间: 2023-9-26 11:30

akey3000 发表于 2023-9-26 08:34
请教下，大神主控用的哪家mcu，用的哪家foc算法
(引用自40楼)

STM32F405RGT6 / APM32F405RGT6 / APM32F407RGT6 / APM32F407RGT7

作者: 887799 时间: 2023-9-27 21:34
大神,你开源的文件夹cdnet 为什么是空的?

作者: dukelec 时间: 2023-9-27 22:22

887799 发表于 2023-9-27 21:34
大神,你开源的文件夹cdnet 为什么是空的?
(引用自43楼)

看我 readme 写的 git 命令，下载的时候要带一个 submodule 参数

作者: dukelec 时间: 2023-9-28 12:02

zzh90513 发表于 2023-9-25 15:10
你好，请教一个CDBUS技术问题，我想将CDBUS用于开发通用IO模块的背板总线，想请问50Mbps速率下距离能做到5 ...
(引用自34楼)

布线好的话，5 米没有问题

CDBUS 有两个核心模式，仲裁模式和 BS 模式（break 字符同步）

仲裁模式不建议使用太高波特率，因为首字节速率一般最高设定在 1Mbps, 首字节、以及同等速率换算的帧空格时间（至少 1.1 字节，一般建议 2 字节或 1.5 字节）会成为瓶颈

譬如 1.1 字节帧空格时间（其中 1 字节为空闲，0.1 byte 或 1bit 为发送等待），加上首字节，总共 2.1 字节时间。

如果使用 1Mbps+10Mbps，低速 2.1 字节可以换算成高速的 21 字节，一个帧除了用户数据，还剩下 2 字节帧头，和 2 字节 crc 帧尾，加起来共 25 字节。
如果用户数据 40 字节（最多 253 字节），那么总共 65 字节，对应时间为：1÷10000000×10×65 = 65us

如果使用 1Mbps+50Mbps，低速 2.1 字节可以换算成高速的 2.1×50 = 105字节
同样 40 字节用户数据，那么总共 105+4+40=149 字节，对应时间为：1÷50000000×10×149 = 29.8us

实际时间只快一倍，如果用户数据更短，则时间区别更小。

BS 模式可以单速率保存高速通讯，但是节点数不建议超过 10，越多效率越低
（而且要避免太高速率的情况下，一个大包后面跟多个小包，spi 来不及接收会导致丢包。）

而且，速度太快，要考虑 MCU 能不能及时接收数据，我这两天在优化 usb 转 485 盒子 cdbus bridge，之前使用 hal 库代码，dma 模式收一帧数据要 100 多 us（一个字节用户数据），空闲占了太多

改成寄存器控制 dma，只需要 8 us 多了（5 字节用户数据），很难进一步优化，是因为 mcu 主频有点低，跑到最高只有 64 MHz，SPI 也受 MCU 限制，当前设置为 32MHz。
（本来想换 170MHz 主频的 stm32g431cbux，SPI 最高 42.5MHz，但是 ram 32KB 太小，用来做 bridge 中转数据不太爽。现在 bridge 用的 stm32g0 是 144KB 内存）

[attach]627000[/attach]

[attach]627001[/attach]

作者: akey3000 时间: 2023-9-28 12:37

sy8501 发表于 2023-9-26 11:30
STM32F405RGT6 / APM32F405RGT6 / APM32F407RGT6 / APM32F407RGT7
(引用自42楼)

大神foc算法是自研，还是用的哪家的方案

作者: sy8501 时间: 2023-9-28 13:41

akey3000 发表于 2023-9-28 12:37
大神foc算法是自研，还是用的哪家的方案
(引用自46楼)

没有参考开源，全部自己写的。

作者: zzh90513 时间: 2023-9-28 13:44

dukelec 发表于 2023-9-28 12:02
布线好的话，5 米没有问题

CDBUS 有两个核心模式，仲裁模式和 BS 模式（break 字符同步）
(引用自45楼)

谢谢解答，因为不会FPGA，所以IO模块高速方案就受限了；目前IO模块主机准备用STM32H7，从机也准备用您说的STM32G431，总线上从机预计设计最多16或者32个；Output数据准备用轮询广播方式（上电初始化时将每个从机的数据映射到不同寄存器）；输入数据只能依次轮询或者采用DC同步时间戳,主机发广播SYNC读指令，从机依次回复得方式。之前准备使用CANFD（5Mbps）方式，但算下来交互一遍需要几个ms，看到CDBUS（50Mbps），就想试试，能做到从机都收发一遍1ms内就完美了

作者: dukelec 时间: 2023-10-12 23:22
本帖最后由 dukelec 于 2023-10-14 09:49 编辑

上传一份当前的 github 的资料，方便一些网络不太好的用户

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[attach]628099[/attach]

CDBUS GUI 电机出厂设置：
（每个电机的 bias_encoder 不同，要提前备份一下，或者导入配置后重新校准编码器）
[attach]628180[/attach]

注意：2806 电机请使用 12V 供电，3520 电机请使用 24V 供电。
PID 参数是按照这个电压调试的，电压相差太多的话，会影响效果。

目前 MOS 焊了两款，最早一批发货用的 mos 是: BSZ105N04NSG (INFINEON, 40V)
之后发货已改用 mos: DMT69M8LFV-7 (DIODES, 60V)
5264 的座子，之前觉得白色的好看一点，没想到质量差一些，也已经换回灰色
(HCTL(华灿天禄) HC-5264-4AW (白色) --> CJT(长江连接器) A2505WR-4P (灰色))

后续 github 会持续更新，此处代码无法持续或及时更新。

作者: timom333 时间: 2023-10-13 10:23
高级货点赞

作者: 天下乌鸦一般黑 时间: 2023-10-13 11:08

dukelec 发表于 2023-10-12 23:22
上传一份当前的 github 的资料，方便一些网络不太好的用户

(引用自49楼)

大佬~
我收到了~电机上的编码器板插座是7针的，和主控板对插的配线是6线6孔的插头，主控板那边没问题，编码器这边怎么插，一个是7针座，一个是6孔插头。。。。

作者: dukelec 时间: 2023-10-13 15:31

天下乌鸦一般黑发表于 2023-10-13 11:08
大佬~
我收到了~电机上的编码器板插座是7针的，和主控板对插的配线是6线6孔的插头，主控板那边没问题，编 ...
(引用自51楼)

[attach]628117[/attach]

红色箭头这里空一个 pin 就行
前期发货太赶，不然都会换成 7p 的胶壳

作者: 天下乌鸦一般黑 时间: 2023-10-14 09:05

dukelec 发表于 2023-10-13 15:31
红色箭头这里空一个 pin 就行
前期发货太赶，不然都会换成 7p 的胶壳
(引用自52楼)

收到。你这个电机选的是真好。用手拧着这个丝滑。

作者: suebillt 时间: 2023-10-14 20:43

sy8501 发表于 2023-9-25 01:13
散热层叠。

载重150kg，坡道保持电流40A，MOS最大温度不到50℃
(引用自15楼)

电阻是DB制动电阻还是泄放电阻？

作者: sy8501 时间: 2023-10-14 20:45

suebillt 发表于 2023-10-14 20:43
电阻是DB制动电阻还是泄放电阻？
(引用自54楼)

这2个名词，应该指的是同一个东西？

DB是什么鬼，第一次听说

作者: suebillt 时间: 2023-10-16 09:33

sy8501 发表于 2023-10-14 20:45
这2个名词，应该指的是同一个东西？

DB是什么鬼，第一次听说
(引用自55楼)

DB制动是三相短路刹车，泄放是指母线电压高于设定值，把能量泄放掉。
不是搞伺服？

作者: sy8501 时间: 2023-10-16 11:28

suebillt 发表于 2023-10-16 09:33
DB制动是三相短路刹车，泄放是指母线电压高于设定值，把能量泄放掉。
不是搞伺服？ ...
(引用自56楼)

三相短路刹不住的。不会采用这种方式。

特别是速度闭环下，必须有反向扭矩才能让电机立即停下来。

一旦有了反向扭矩，就必然造成电源升压。

作者: dukelec 时间: 2024-6-26 17:25
本帖最后由 dukelec 于 2024-6-26 17:27 编辑

在 github 项目的 wiki 页面，增加了代码说明文档
https://github.com/dukelec/cdfoc/wiki

(网络访问不畅的用户可以试试把 url 里面的 github 临时改成 kkgithub
https://kkgithub.com/dukelec/cdfoc/wiki )

作者: neverlic 时间: 2024-6-26 17:42
持之以恒的更新维护，为楼主点赞

作者: yc2 时间: 2024-6-26 19:09

dukelec 发表于 2024-6-26 17:25
在 github 项目的 wiki 页面，增加了代码说明文档
https://github.com/dukelec/cdfoc/wiki

(引用自58楼)

高品质开源，赞。

作者: zhanyanqiang 时间: 2024-6-27 14:11
太漂亮了，这些板子

作者: lcmdw 时间: 2024-6-28 22:21
谢谢分享

作者: HiArway 时间: 2024-8-28 16:50
mark一下，谢谢分享
开源FOC有感驱动

作者: dukelec 时间: 2025-8-19 00:44
本帖最后由 dukelec 于 2025-8-19 00:51 编辑

github 代码最近升级了很多，包括简化了协议（cdnet v1 升级为 cdnet v2），改善了电流检测（之前没有延迟补偿），优化了抖动问题（加了一些位置和速度滤波器），不同模式之间可以动态切换（譬如电流环、速度环、位置规划可随时切，不用先回一下空闲模式）……

更值得一提的是增加了无感 FOC 功能（见 sensorless 分支，默认参数配 3520 电机）

作者: akey3000 时间: 2025-8-19 07:06

dukelec 发表于 2025-8-19 00:44
github 代码最近升级了很多，包括简化了协议（cdnet v1 升级为 cdnet v2），改善了电流检测（之前没有延迟 ...
(引用自64楼)

牛。大神搞这个开源项目是个人业余爱好么，性能上能满足产品需求么

作者: 林凡jeery 时间: 2025-8-19 08:16
支持点赞下，大佬持续优化

作者: dukelec 时间: 2026-3-3 22:41
本帖最后由 dukelec 于 2026-3-3 22:43 编辑

最近又优化了不少：

降低了通讯延迟（主循环处理命令改为在 pendsv 中断处理）
增加 pwm 死区补偿功能
把梯形规划、编码器非线性校准、抗齿槽转矩封装成独立可复用的模块
可复用的模块和通讯寄存器表 csa 解耦，修改模块 struct 定义不会影响通讯的寄存器定义（单独通过 csa_sync.h 进行数据同步）
编码器非线性校准、抗齿槽转矩的 lut 查表体积缩小一半
优化变量命名
优化 svpwm 波形，进一步提升电压利用率（参见 https://blog.d-l.io/svpwm-cn 最后的波形，因为实际底部有另外增加 margin，所以和 dpwm 不同，只是波形看起来像 dpwm）

梯形规划输出的目标速度直接前馈给速度环 PI 控制器，大幅降低位置环压力，位置环由 PI 控制器减小为 P 控制器，少一个 ki 参数调参更方便，
且位置停的准很多，超调小非常多，抗干扰好很多用手捏住不再容易自行反复蠕动，架构图更新如下，摘自项目 Readme

[attach]678301[/attach]

作者: dukelec 时间: 2026-3-3 22:48
本帖最后由 dukelec 于 2026-3-3 22:53 编辑

akey3000 发表于 2025-8-19 07:06
牛。大神搞这个开源项目是个人业余爱好么，性能上能满足产品需求么
(引用自65楼)

说实话，开源的目的也是为了给 CDBUS 总线引流，不过这种应用真的很适合 CDBUS
无感不敢说，搞的时间少，有感的模式是满足的，有产品在用

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