📖 第 23 章：无刷电机电压温度电流采集（Voltage/Temperature/Current Sampling）
⚙️ 正点原子《DMF407 电机控制专题教程》V1.0 · Chapter 23
🗨️ 本章金句：「换相看霍尔，健康看采样：电压、温度、电流是电机的体检三件套。」
这一章在干嘛？ 无刷驱动板自带一套「体检」电路：母线电压、板载温度、三相电流。本章分析采集电路原理并实现 ADC 采集——闭环控制（第 24 章）的电流反馈就来自这里。
23.1 三相电流采集：先变电压再放大
每相串一个 20mΩ 采样电阻，流过电流 I 产生压降 $V = I \times 0.02\Omega$——10A 才 0.2V，太小不利 ADC 采集。后接差分放大电路，放大 6 倍（12K/(1K+1K)）并抬升基准：
$$AMP\_IU = 6 \times (0.02 \times I) + 1.25\,\text{V}$$
与有刷板（第 6 章）的差别： 有刷板抬升 1.27V、单向采集；无刷板抬升 1.25V、三相各一路。思路一致：小电压放大 + 直流偏置抬到 ADC 量程内。
23.2 母线电压与温度采集
电压： 母线经 12K+12K+1K 分压后进电压跟随器，$V_{BUS} = POWER \times 1K/(25K)$，即分压比 25:1，ADC 读到 VBUS 乘回去就是电源电压。
温度： NTC（NCP18XH103，B 值 3380、标称 10K）与 4.7K 电阻分压，由分压公式反解出 NTC 阻值，再按数据手册公式换算温度：
$$R_t = \frac{3.3 \times 4700}{V_{TEMP}} - 4700\ ,\qquad T_1 = \frac{1}{\ln(R_t/R_p)/B + 1/T_2}$$
T2 = 273.15 + 25（开尔文），算出的 T1 也是开尔文，减 273.15 转摄氏度。
float get_temp(uint16_t para) /* para: 温度通道滤波后的 ADC 值 */
{
/* 第一步：反解 NTC 阻值 Rt */
Rt = 3.3f * 4700.0f / (para * 3.3f / 4096.0f) - 4700.0f;
/* 第二步：由 Rt = Rp*exp(B*(1/T1-1/T2)) 反解出 T1 */
temp = Rt / Rp; /* exp(B*(1/T1-1/T2)) */
temp = log(temp); /* B*(1/T1-1/T2) */
temp /= Bx; /* 1/T1-1/T2 */
temp += (1.0f / T2); /* 1/T1 */
temp = 1.0f / (temp); /* T1（开尔文） */
temp -= Ka; /* 减 273.15 转摄氏度 */
return temp;
}23.3 程序设计：五通道 DMA 与基准校准
ADC1 五通道（12 位、扫描+连续、软件触发）由 DMA2_Stream4 循环搬运到数组，每通道采 50 次求平均（约 2.6ms 一轮）：
| 通道 | 引脚 | 采集对象 |
|---|---|---|
| ADC1_CH9 | PB1 | 母线电压 |
| ADC1_CH0 | PA0 | 温度 |
| ADC1_CH8 | PB0 | U 相电流 |
| ADC1_CH6 | PA6 | V 相电流 |
| ADC1_CH3 | PA3 | W 相电流 |
基准校准的巧思： 放大电路自带 1.25V 抬升且上电即有基准，直接减 1.25V 不准确。程序在电机停转时把三相 ADC 值累加取平均存为基准；运行时「旋转采样 − 基准」才是实际相电压。
/* 电机停转时（TIM6 中断）采集三相基准并滤波 */
adc_amp_offset[0][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[2]; /* U 相基准 */
adc_amp_offset[1][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[3]; /* V 相基准 */
adc_amp_offset[2][adc_amp_offset_p] = g_adc_val[4]; /* W 相基准 */
/* 运行时：实际值 = 旋转采样 - 基准 */
adc_amp[i] = adc_val_m1[i] - adc_amp_offset[i][ADC_AMP_OFFSET_TIMES];
/* 母线电流 = 两个有开关动作的相电流之和 */
if (g_bldc_motor1.step_sta == 0x05)
adc_amp_bus = (adc_amp_un[0] + adc_amp_un[1]) * ADC2CURT; /* UV 导通 */换算宏： ADC2CURT = 3.3/4.096/0.12（对应 6 倍放大 × 0.02Ω 采样）；ADC2VBUS = 3.3×25/4096（25:1 分压）。母线电流按霍尔状态选导通相：0x05→UV、0x01→UW、0x03→VW、0x02→UV、0x06→WU、0x04→WV。显示用一阶低通滤波。
23.4 下载验证
接线与第 22 章基础驱动完全一致（JP3 跳帽短接 H&Z 与 HALL），仅多 5 个模拟采集引脚。按键同前：KEY0 加速 +500、KEY1 减速 −500、KEY2 停机。验证现象：LCD 与串口实时显示 Power（母线电压）、Temp（板温）、U/V/W 相电流及母线电流（停机时电流清零），占空比越大电流越大——这份「体检报告」下一章就要喂给电流环。
🧠 小测验
1. 相电流采集为什么要加差分放大电路？放大倍数与输出公式是什么？
20mΩ 采样电阻上的电压太小（10A 仅 0.2V），直接采 ADC 精度差；经差分放大 6 倍（12K/(1K+1K)）并抬升 1.25V，输出 AMP_IU = 6×(0.02×I) + 1.25V。
2. 为什么不能直接减 1.25V 来还原电流？程序如何处理？
驱动板上电自带基准且存在失调，直接减固定值不准；程序在电机停转时采集三相 ADC 取平均作为实时基准，运行时用「旋转采样 − 基准」得实际相电压。
3. 写出 NTC 测温的两步公式。
先由分压求阻值 $R_t = 3.3 \times 4700 / V_{TEMP} - 4700$，再代入 $R_t = R_p e^{B(1/T_1 - 1/T_2)}$ 反解 $T_1 = 1/(\ln(R_t/R_p)/B + 1/T_2)$（开尔文），减 273.15 得摄氏度；本板 Rp=10K、B=3380。