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無(wú)刷電機(jī)小車(chē)開(kāi)發(fā)記錄01——制作RTT內(nèi)GD32E503器件的BSP

RTThread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) ? 來(lái)源:未知 ? 2023-08-31 13:05 ? 次閱讀
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前情提要


最近計(jì)劃開(kāi)始做一個(gè)無(wú)刷電機(jī)的小車(chē)玩玩,不用網(wǎng)上的現(xiàn)有方案,一切從零開(kāi)始自己做方案。硬件方案打算用GD32E503和EG2134柵極驅(qū)動(dòng)IC等一系列國(guó)產(chǎn)器件去做,這樣就面臨一個(gè)問(wèn)題,不太好用ArduinoSimpleFOC快速出原型。所以軟件方案想基于RTT開(kāi)發(fā),這樣只需移植一些硬件驅(qū)動(dòng)和FOC以及卡爾曼濾波等算法,其它的很多功能還是可以用RThread組件實(shí)現(xiàn)的,總不能所有輪子都自己造,畢竟玩這個(gè)小車(chē)的目的也只是想深入玩玩這些控制算法。這個(gè)小車(chē)的整個(gè)開(kāi)發(fā)周期可能會(huì)很長(zhǎng),至少是以年為度量單位的,第一是因?yàn)楣ぷ鞅容^忙,只能用一些零散時(shí)間搞,第二是因?yàn)橛?jì)劃用到什么學(xué)什么,有意思的地方都深入的研究研究,不以速成為目的。整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程也都記錄一下,圖文形式的記錄可能會(huì)在RTThread論壇進(jìn)行記錄,視頻形式的記錄就發(fā)布在B站上,希望有興趣的小伙伴也可以一起玩一玩哈。

前期工作


前段時(shí)間,大概花了一周的時(shí)間已經(jīng)把第一版測(cè)試用的硬件電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完畢,如下是硬件電路的3D視圖。

wKgaomTwIKyAfCxfAAFHGubt_uc763.jpg

如下是三輪小車(chē)形態(tài)的車(chē)底盤(pán)3D渲染圖:

wKgaomTwIKyAAQr7AABGuAqIHUQ123.jpg

下圖是平衡車(chē)形態(tài)的車(chē)底盤(pán)3D渲染圖:

wKgaomTwIKyANoVzAABsQh8r7F0279.jpg

下圖為二階平衡車(chē)形態(tài)的車(chē)底盤(pán)3D渲染圖:

wKgaomTwIKyAHzLvAABGH0Sflxo910.jpg

目前第一版的硬件測(cè)試電路已焊接完畢,第一版測(cè)試小車(chē)也完成了組裝,下圖是剛組裝起來(lái)的平衡車(chē)形態(tài)的無(wú)刷電機(jī)小車(chē),就計(jì)劃先拿它開(kāi)刀了,其它形態(tài)后面再慢慢玩。小車(chē)還算小巧,等測(cè)試通過(guò)后計(jì)劃再做一版集成度更高更小巧的玩玩。

wKgaomTwIK2APNs-AAFHCjPe8UY907.jpg

千里之行始于創(chuàng)建BSP


一切就緒,準(zhǔn)備開(kāi)始擼程序了,那遇到的第一個(gè)問(wèn)題就是目前RTThread的BSP內(nèi)并沒(méi)有我想用的這款GD32E503的處理器(用這款處理器是想玩一玩它的三角函數(shù)加速器,有硬件計(jì)算電路,就不用查詢法去計(jì)算三角函數(shù)了,感覺(jué)跑FOC會(huì)舒服很多)。所以第一步就是要學(xué)習(xí)一下添加自己的BSP了。

下載GD32E503固件庫(kù)和RTT源碼包


做BSP的第一步,自然是下載RTThread源碼和GD32E503的固件庫(kù)了。目前RTThread的穩(wěn)定發(fā)行版應(yīng)該是4.1.0,但我這里只是玩玩,對(duì)穩(wěn)定度要求不高,果斷去碼云上下載了最新的master版本,目前的版本是5.0.1:

wKgaomTwIK2Ab5WwAACq6_kHrlU554.jpg


		1/*RT-Threadversioninformation*/ 2#defineRT_VERSION_MAJOR5/** 3#defineRT_VERSION_MINOR0/** 4#defineRT_VERSION_PATCH1/**

GD32E503的固件庫(kù)包含在開(kāi)發(fā)板Demo資料里,最新版本是V1.2.2:

wKgaomTwIK2AP9jpAAD9v8qn-Bo499.jpg

添加GD32E503器件到MDK


GD32E50x的AddOn資源包,目前最新版本是1.3.3,如果還沒(méi)有安裝MDK需要先安裝一下MDK,這里不做過(guò)多表述,然后再安裝AddOn資源包內(nèi)的兩個(gè)”.pack”文件(也可以只安裝E50x版本的):

wKgaomTwIK2APIKNAAESzxGcyTQ614.jpg

如下圖所示,MDK內(nèi)的DeviceDatabase內(nèi)能找到GD32E50x系列的器件列表,證明資源包安裝成功。

wKgaomTwIK2AUPCjAABjJq9d2KE394.png

添加libraries


拷貝固件庫(kù)到BSP的libraries目錄內(nèi)

解壓RTT源碼包和固件庫(kù)壓縮包,先拷貝固件庫(kù)的”GD32E50x_Firmware_Library”文件夾到RTT源碼包的”bsp/gd32/arm/libraries/“路徑下:

wKgaomTwIK2AcCLiAAEPcS4AO0I987.jpg

修改libraries目錄內(nèi)的配置文件

這里可以看到libraries目錄下還有兩個(gè)配置文件“Kconfig”和“.ignore_format.yml”,Kconfig文件后面用menuconfig或RTthreadStudio IDE去配置肯定會(huì)用到,另外一個(gè)文件暫時(shí)不知道什么用途,但不妨一起修改了,Kconfig文件修改如下(文檔末尾添加GD32E5的配置信息):


		

1configSOC_FAMILY_GD32 2bool 3configSOC_SERIES_GD32F1 4bool 5selectARCH_ARM_CORTEX_M3 6selectSOC_FAMILY_GD32 7configSOC_SERIES_GD32F2 8bool 9selectARCH_ARM_CORTEX_M3 10selectSOC_FAMILY_GD32 11configSOC_SERIES_GD32F3 12bool 13selectARCH_ARM_CORTEX_M4 14selectSOC_FAMILY_GD32 15configSOC_SERIES_GD32F4 16bool 17selectARCH_ARM_CORTEX_M4 18selectSOC_FAMILY_GD32 19configSOC_SERIES_GD32E5#addbycjl 20bool 21selectARCH_ARM_CORTEX_M33 22selectSOC_FAMILY_GD32

“.yml”文件把GD32E50x的固件庫(kù)路徑名添加到數(shù)組末尾:


		

1dir_path: 2-GD32F10x_Firmware_Library 3-GD32F20x_Firmware_Library 4-GD32F30x_Firmware_Library 5-GD32F4xx_Firmware_Library 6-GD32E50x_Firmware_Library

給固件庫(kù)添加SConscript構(gòu)建配置文件

從其它固件庫(kù)文件內(nèi)(我用的F4xx)拷貝一份”SConscript”文件到新加入的固件庫(kù)路徑內(nèi):

wKgaomTwIK6AUpADAAA40YDyVo4124.png


		

1importrtconfig 2frombuildingimport* 3#getcurrentdirectory 4cwd=GetCurrentDir() 5#ThesetofsourcefilesassociatedwiththisSConscriptfile. 6src=Split(''' 7CMSIS/GD/GD32E50x/Source/system_gd32e50x.c 8GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_gpio.c 9GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_rcu.c 10GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_exti.c 11GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_misc.c 12''') 13#remove:GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_syscfg.c 14ifGetDepend(['RT_USING_SERIAL']): 15src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_usart.c'] 16ifGetDepend(['RT_USING_I2C']): 17src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_i2c.c'] 18ifGetDepend(['RT_USING_SPI']): 19src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_spi.c'] 20ifGetDepend(['RT_USING_CAN']): 21src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_can.c'] 22ifGetDepend(['BSP_USING_ETH']): 23src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_enet.c'] 24ifGetDepend(['RT_USING_ADC']): 25src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_adc.c'] 26ifGetDepend(['RT_USING_DAC']): 27src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_dac.c'] 28ifGetDepend(['RT_USING_RTC']): 29src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_rtc.c'] 30src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_pmu.c'] 31ifGetDepend(['RT_USING_WDT']): 32src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_wwdgt.c'] 33src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_fwdgt.c'] 34ifGetDepend(['RT_USING_SDIO']): 35src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_sdio.c'] 36src+=['GD32E50x_standard_peripheral/Source/gd32e50x_dma.c'] 37path=[ 38cwd+'/CMSIS/GD/GD32E50x/Include', 39cwd+'/CMSIS', 40cwd+'/GD32E50x_standard_peripheral/Include',] 41CPPDEFINES=['USE_STDPERIPH_DRIVER'] 42group=DefineGroup('Libraries',src,depend=[''],CPPPATH=path,CPPDEFINES=CPPDEFINES) 43Return('group')

創(chuàng)建BSP


拷貝BSP模板

任意拷貝一份BSP文件夾(我同樣也是用的407)重命名為E503:

wKgaomTwIK6AUW_0AAEH11BbmTY785.jpg

修改board.h頭文件

其中主要需要修改的內(nèi)容都在board路徑下。先看board.h文件,我這里沒(méi)有做外部SDRAM,所以注釋掉相關(guān)定義,我板子實(shí)際焊的是GD32E503RCT6,所以SRAM大小改為96KB,再把相關(guān)頭文件名修改一下:


		

1#ifndef__BOARD_H__ 2#define__BOARD_H__ 3#include"gd32e50x.h" 4#include"drv_usart.h" 5#include"drv_gpio.h" 6#include"gd32e50x_exti.h" 7//#defineEXT_SDRAM_BEGIN(0xC0000000U)/*thebeginingaddressofexternalSDRAM*/ 8//#defineEXT_SDRAM_END(EXT_SDRAM_BEGIN+(32U*1024*1024))/*theendaddressofexternalSDRAM*/ 9//InternalSRAMmemorysize[Kbytes]<8-64> 10//Default:64 11#ifdef__ICCARM__ 12//Use*.icframsymbal,toavoidhardcode. 13externchar__ICFEDIT_region_RAM_end__; 14#defineGD32_SRAM_END&__ICFEDIT_region_RAM_end__ 15#else 16#defineGD32_SRAM_SIZE96//96forGD32E503xC128forGD32E503xE... 17#defineGD32_SRAM_END(0x20000000+GD32_SRAM_SIZE*1024) 18#endif 19#ifdef__ARMCC_VERSION 20externintImage$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit; 21#defineHEAP_BEGIN(&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit) 22#elif__ICCARM__ 23#pragmasection="HEAP" 24#defineHEAP_BEGIN(__segment_end("HEAP")) 25#else 26externint__bss_end; 27#defineHEAP_BEGIN(&__bss_end) 28#endif 29#defineHEAP_ENDGD32_SRAM_END 30#endif

添加gd32e50x_libopt.h

在固件庫(kù)內(nèi)的隨便一個(gè)例程路徑內(nèi)拷貝一份”gd32e50x_libopt.h”到當(dāng)前bsp的board路徑內(nèi),替換掉原有的“gd32f4xx_libopt.h”

wKgaomTwIK6ANqY9AACmplBaY7k771.png

修改board目錄下的Kconfig和SConscript配置文件

而對(duì)于board目錄下的“Kconfig”和“SConscript”配置文件也要稍作修改,基本都是把F4xx的字符串改成E50x的。稍需注意的是“SConscript”文件內(nèi)對(duì)于啟動(dòng)文件相關(guān)的配置,E50x有高密度(hd)和互聯(lián)(cl)兩個(gè)版本。我這里用的E503RC或者是RE都是高密度版本,所以選擇hd的匯編啟動(dòng)文件。而且還需要說(shuō)明的是,雖然我這里沒(méi)有注釋掉gcc編譯器下的啟動(dòng)文件,但其實(shí)E503的固件庫(kù)內(nèi)并沒(méi)有提供gcc版本的啟動(dòng)文件,也就是說(shuō)后面不能用RTT的IDE去開(kāi)發(fā)了。等什么時(shí)候有了再加進(jìn)來(lái)吧?;蛘吆竺婵葱枰恍芯妥约焊囊话鎔cc編譯器的啟動(dòng)文件。目前這兩個(gè)文件就暫且修改這么多,后面再看情況,如有問(wèn)題再進(jìn)行修改。

“SConscript”文件修改如下:


		

1importos 2importrtconfig 3frombuildingimport* 4Import('SDK_LIB') 5cwd=GetCurrentDir() 6#addgeneraldrivers 7src=Split(''' 8board.c 9''') 10path=[cwd] 11startup_path_prefix=SDK_LIB 12ifrtconfig.PLATFORMin['gcc']: 13src+=[startup_path_prefix+'/GD32E50x_Firmware_Library/CMSIS/GD/GD32E50x/Source/GCC/startup_gd32e50x_hd.s'] 14elifrtconfig.PLATFORMin['armcc','armclang']: 15src+=[startup_path_prefix+'/GD32E50x_Firmware_Library/CMSIS/GD/GD32E50x/Source/ARM/startup_gd32e50x_hd.s'] 16elifrtconfig.PLATFORMin['iccarm']: 17src+=[startup_path_prefix+'/GD32E50x_Firmware_Library/CMSIS/GD/GD32E50x/Source/IAR/startup_gd32e50x_hd.s'] 18CPPDEFINES=['GD32E50X','GD32E50X_HD'] 19group=DefineGroup('Drivers',src,depend=[''],CPPPATH=path,CPPDEFINES=CPPDEFINES) 20Return('group')

修改三種編譯器用的鏈接腳本

修改”board/linker_scripts”目錄下的連接文件,如無(wú)特殊要求可不對(duì)連接腳本做太多修改,只需要修改RAM和ROM地址和大小即可,以“l(fā)ink.sct”為例:


		

1LR_IROM10x080000000x00040000{;loadregionsize_region256KB 2ER_IROM10x080000000x00040000{;loadaddress=executionaddress 3*.o(RESET,+First) 4*(InRoot$$Sections) 5.ANY(+RO) 6} 7RW_IRAM10x200000000x00018000{;RWdata96KB 8.ANY(+RW+ZI) 9} 10}

修改BSP頂層SConstruct和rtconfig.py文件

修改新建bsp目錄下的SConstruct文件和rtconfig.py文件:

wKgaomTwIK6AYNZLAAAxBvhKST4830.png

SConstruct文件只需要修改“gd32_library”的值:


		

1gd32_library='GD32E50x_Firmware_Library'

wKgaomTwIK6AdAGiAACD1LInp1k542.png

修改工程模板

接下來(lái)修改工程模板文件,我這邊只修改MDK5版本的工程模板:

wKgaomTwIK6AMyA3AABSXqwBh4I583.png

修改Device為實(shí)際使用的GD32E503RC:

wKgaomTwIK-ABqPqAACtfcDdxCA575.png

調(diào)試工具改成DAP:

wKgaomTwIK-AeK8OAABtU9EJxYc709.png

利用env工具配置RTthread并生成MDK工程

在新鍵的bsp目錄下運(yùn)行env工具(env工具的安裝與使用請(qǐng)參考RTT官方文檔),對(duì)RTT做初步配置:

wKgaomTwIK-ARhzGAABtngr3seI198.png

最后根據(jù)提示,輸入命令生成mdk5的工程,(如果想要提交自己制作的BSP,請(qǐng)參照官方BSP制作規(guī)范):

wKgaomTwIK-AYgJmAAAoGuQrzUI408.png

下載驗(yàn)證


最后打開(kāi)工程,稍微修改一下main.c內(nèi)的內(nèi)容,加一條調(diào)試語(yǔ)句,修改對(duì)應(yīng)的LED引腳。編譯一下,如果能編譯通過(guò)說(shuō)明上面修改的內(nèi)容沒(méi)問(wèn)題,如果有錯(cuò)誤請(qǐng)仔細(xì)檢查上面格配置文件修改的內(nèi)容是否正確或者自行根據(jù)錯(cuò)誤提示進(jìn)行修改。燒錄程序就可以看到運(yùn)行效果了。


		

1#include 2#include 3#include 4#include 5/*definedtheLED2pin:PC6*/ 6#defineLED_PINGET_PIN(B,11) 7#defineBUZZER_PINGET_PIN(B,12) 8intmain(void) 9{ 10intcount=1; 11/*setLED2pinmodetooutput*/ 12rt_pin_mode(LED_PIN,PIN_MODE_OUTPUT); 13rt_pin_write(BUZZER_PIN,PIN_LOW); 14rt_pin_mode(BUZZER_PIN,PIN_MODE_OUTPUT); 15rt_kprintf("無(wú)刷電機(jī)小車(chē)測(cè)試程序! "); 16while(count++) 17{ 18rt_pin_write(LED_PIN,PIN_HIGH); 19rt_thread_mdelay(500); 20rt_pin_write(LED_PIN,PIN_LOW); 21rt_thread_mdelay(500); 22} 23returnRT_EOK; 24}

wKgaomTwIK-AQSVuAADwKUgIUAc456.jpg

今天就先玩到這里,后面再使用一段時(shí)間這個(gè)BSP,需要優(yōu)化的地方優(yōu)化一下,然后再往碼云上提交一份。

其它鏈接


視頻方面目前只有一個(gè)前期的開(kāi)題視頻,簡(jiǎn)單講了一下想做一些什么,過(guò)了一遍硬件電路的設(shè)計(jì)方案,想了解詳情的可以觀看下面的視頻哦!更多的階段性功能展示以及調(diào)試視頻后續(xù)再慢慢更新。

【無(wú)刷電機(jī)小車(chē)——搞起來(lái)!-嗶哩嗶哩】 https://b23.tv/ZmvhBS7

無(wú)刷電機(jī)小車(chē)開(kāi)發(fā)記錄02——BSP導(dǎo)入RTThreadStudio:https://club.rt-thread.org/ask/article/4c90d45831ce0722.html

無(wú)刷電機(jī)小車(chē)開(kāi)發(fā)記錄03——PWM信號(hào)輸入捕獲驅(qū)動(dòng):https://club.rt-thread.org/ask/article/dc39eb608f1eba75.html

無(wú)刷電機(jī)小車(chē)開(kāi)發(fā)記錄04——互補(bǔ)PWM驅(qū)動(dòng)移植:https://club.rt-thread.org/ask/article/004229252f06d18d.html

———————End——————


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    <b class='flag-5'>GD32A503</b>xx數(shù)據(jù)表

    GD32E503xx數(shù)據(jù)表

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    <b class='flag-5'>GD32E503</b>xx數(shù)據(jù)表

    【RA-Eco-RA2E1-48PIN-V1.0開(kāi)發(fā)板試用】先來(lái)點(diǎn)個(gè)燈

    /uploads/files/20220416/323173e463091e786942d9053383c581.zip 這里不僅有開(kāi)發(fā)板的圖紙、手冊(cè),還有大量制作精美的PPT。 我使用J-LINK V9
    發(fā)表于 10-18 22:50

    無(wú)刷電機(jī)控制方案設(shè)計(jì)合作

    無(wú)刷電機(jī)控制應(yīng)用包含:電動(dòng)工具風(fēng)機(jī),水泵,家電變頻電機(jī),自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域等。無(wú)刷電機(jī)控制方案代開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),無(wú)刷電機(jī)控制板元
    發(fā)表于 09-26 11:46 ?24次下載

    其利天下技術(shù)·無(wú)刷電機(jī)壽命有多長(zhǎng)?軟件能改善嗎?無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)

    作為無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案開(kāi)發(fā)商,經(jīng)常跟客戶都會(huì)討論到一個(gè)問(wèn)題——無(wú)刷電機(jī)的壽命受什么因素影響?現(xiàn)在無(wú)刷電機(jī)制作工藝對(duì)比以前已經(jīng)有了極大的提升,
    的頭像 發(fā)表于 09-23 16:01 ?879次閱讀
    其利天下技術(shù)·<b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>壽命有多長(zhǎng)?軟件能改善嗎?<b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>驅(qū)動(dòng)

    其利天下技術(shù)·低速無(wú)刷電機(jī)如何更好的控制?無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案開(kāi)發(fā)

    需要低速運(yùn)轉(zhuǎn)的無(wú)刷電機(jī)經(jīng)常運(yùn)用在電動(dòng)車(chē)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療設(shè)備等場(chǎng)景。最近有客戶找到我們開(kāi)發(fā)無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案,他的需求是低轉(zhuǎn)速,而且需要精準(zhǔn)控制電流。經(jīng)常開(kāi)發(fā)
    的頭像 發(fā)表于 09-09 11:50 ?1213次閱讀
    其利天下技術(shù)·低速<b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>如何更好的控制?<b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>驅(qū)動(dòng)方案<b class='flag-5'>開(kāi)發(fā)</b>

    GD32 MCU 移植教程】2、從 GD32F303 移植到 GD32F503

    GD32E503 系列是 GD 推出的 Cortex_M33 系列產(chǎn)品,該系列資源上與 GD32F303 兼容度非常高,本應(yīng)用筆記旨在幫助您快速將應(yīng)用程序從 GD32F303 系列微控
    的頭像 發(fā)表于 08-31 09:36 ?2195次閱讀
    【<b class='flag-5'>GD</b>32 MCU 移植教程】2、從 <b class='flag-5'>GD</b>32F303 移植到 <b class='flag-5'>GD32F503</b>

    無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理 直流有刷電機(jī)無(wú)刷電機(jī)的差異

    在上期芝識(shí)課堂中,我們一起認(rèn)識(shí)了東芝無(wú)刷電機(jī)的基本知識(shí),對(duì)于生活中無(wú)處不在的無(wú)刷電機(jī),了解它的更多知識(shí)才能上手開(kāi)發(fā)哦~今天芝子就帶你一起來(lái)學(xué)習(xí)無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理!
    的頭像 發(fā)表于 07-19 14:29 ?2548次閱讀
    <b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>的驅(qū)動(dòng)原理 直流有刷<b class='flag-5'>電機(jī)</b>和<b class='flag-5'>無(wú)刷電機(jī)</b>的差異