📖 第 22 章：有感方波驱动（Hall-Sensor Square-Wave Drive）
⚙️ 正点原子《DMF407 电机控制专题教程》V1.0 · Chapter 22
🗨️ 本章金句：「霍尔报位置，PWM 管快慢：最朴素的无刷驱动，六步走到黑。」
这一章在干嘛？ 把第 21 章的六步换相变成代码：霍尔读转子位置 → 查换相表 → 上桥臂 PWM 调速、下桥臂 IO 开关。这是无刷电机最简单的驱动方式，也是后续闭环的地基。
22.1 硬件设计：H_PWM-L_ON
本书采用 H_PWM-L_ON：只有上桥臂（U/V/W+）走 TIM1 的 CH1/CH2/CH3（PA8/PA9/PA10）输出 PWM 调速；下桥臂（PB13/PB14/PB15）用普通推挽 IO 直接开关。霍尔 U/V/W 接 PH10/PH11/PH12，半桥刹车 SHUTDOWN = PF10（低电平使能、高电平关断）。
跳帽： JP3 需将 H&Z 与 HALL 短接，才能使用霍尔检测。
22.2 程序设计：霍尔查表换相
定时器 ARR=10000−1、PSC=0，更新中断约 55µs（约 18kHz），最大占空比限制 MAX_PWM_DUTY=(10000-1)×0.96 限速。霍尔状态：U=bit0、V=bit1、W=bit2，组合值 1~6 有效：
uint32_t hallsensor_get_state(uint8_t motor_id)
{
__IO static uint32_t State;
State = 0;
if (motor_id == MOTOR_1) {
if (HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH1_GPIO, HALL1_TIM_CH1_PIN)
!= GPIO_PIN_RESET) State |= 0x01U; /* 霍尔U -> bit0 */
if (HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH2_GPIO, HALL1_TIM_CH2_PIN)
!= GPIO_PIN_RESET) State |= 0x02U; /* 霍尔V -> bit1 */
if (HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH3_GPIO, HALL1_TIM_CH3_PIN)
!= GPIO_PIN_RESET) State |= 0x04U; /* 霍尔W -> bit2 */
}
return State; /* 返回 1~6 的组合值 */
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{ /* 周期约 55us */
if (htim->Instance == ATIM_TIMX_PWM) {
if (g_bldc_motor1.run_flag == RUN) {
if (g_bldc_motor1.dir == CW) /* 正转：霍尔顺序 6,2,3,1,5,4 */
g_bldc_motor1.step_sta = hallsensor_get_state(MOTOR_1);
else /* 反转：顺序 5,1,3,2,6,4 */
g_bldc_motor1.step_sta = 7 - hallsensor_get_state(MOTOR_1);
if ((g_bldc_motor1.step_sta <= 6) &&
(g_bldc_motor1.step_sta >= 1))
pfunclist_m1[g_bldc_motor1.step_sta - 1](); /* 查表换相 */
else { /* 霍尔错误/接触不良则停机 */
stop_motor1();
g_bldc_motor1.run_flag = STOP;
}
}
}
}反转的小聪明： 6 种霍尔状态按位取反正好是反序——代码用 7 − 霍尔值 一行实现反转查表，无需第二张表。换相函数如 m1_uhvl()（U 相上桥 PWM、V 相下桥导通）通过给 CCR1 赋 pwm_duty 控制占空比调速；霍尔值 0 或 7 说明传感器错误，立即停机保护。
22.3 下载验证
12~60V DC 电源（建议 24V 额定）。按键：KEY0 每按一次占空比 +500（加速），KEY1 −500（减到负值自动换向），KEY2 停机清零；LCD 显示当前占空比百分比。启动调用 bldc_init(10000-1, 0) 与 bldc_ctrl(MOTOR_1, CCW, 0) 后开定时器。
现象： 按 KEY0 电机一声「哒」后顺滑加速，KEY1 减速，KEY2 随时停机。如果电机抖动不转，优先检查相线顺序（黄绿蓝是否一一对应）和霍尔跳帽。
🧠 小测验
1. H_PWM-L_ON 驱动方式下，上、下桥臂分别由什么控制？
上桥臂由 TIM1 的 CH1/CH2/CH3（PA8/PA9/PA10）输出 PWM 控制并靠改比较值调速；下桥臂由普通 IO（PB13/PB14/PB15）直接拉高拉低控制导通。
2. 程序如何利用霍尔值实现反转？
正转直接取霍尔组合值（顺序 6,2,3,1,5,4）查换相表；反转取 7−霍尔值（顺序 5,1,3,2,6,4），再经函数指针表 pfunclist_m1 调用对应换相函数。
3. 霍尔组合值为 0 或 7 时程序会怎样？
判定霍尔传感器错误、接触不良或断开，调用 stop_motor1() 关闭 PWM 与所有上下桥臂并将 run_flag 置 STOP，停机保护。