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智能風(fēng)扇是一款常見的智能設(shè)備，用戶可以使用手機(jī) App 輕松控制，通過遠(yuǎn)程控制開關(guān)、風(fēng)速、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)等來輕松創(chuàng)造出溫暖、放松、舒適的室內(nèi)空間。本教程采用 Keil5 進(jìn)行編程，基于涂鴉 IoT 平臺(tái)和三明治 BLDC 功能板，介紹如何快速開發(fā)一款安全性強(qiáng)的智能風(fēng)扇的原型。
方案介紹
MCU 方案與 SoC 方案不同，傳感器和聯(lián)網(wǎng)模組的驅(qū)動(dòng)代碼寫在 MCU 中，您可以自己開發(fā) MCU 代碼，擁有更多的可玩性。
涂鴉三明治開發(fā)板 BLDC 套件中，BLDC 板通過 PWM 接口接收 NUCLEO-G071RB 傳過來的 PWM，BLDC 板通過接收到的 PWM 的占空比的大小對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。MCU 控制板通過串口 與 Wi-Fi 通信板連接，使用涂鴉智能 App 配網(wǎng)，可以將BLDC板的輸出參數(shù)狀態(tài)展現(xiàn)在手機(jī)端。MCU 型號(hào)為 STM32G071RB。
相關(guān)信息
只需簡(jiǎn)單的外圍處理便可實(shí)現(xiàn)高效率的 FOC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。FU6832 的有感啟動(dòng)無感運(yùn)行FOC驅(qū)動(dòng)主要應(yīng)用在各類低壓風(fēng)機(jī)上，典型應(yīng)用如落地扇、空氣凈化器等。
注意：雖然 BLDC 功能板支持串口，按鍵和PWM控制，但是 MCU 控制板和 Wi-Fi 通信板通過右下角串口通信，為了減少對(duì) BLDC 控制的影響，該功能板默認(rèn)是只支持 PWM 控制的。
BLDC 板的采樣頻率是 12M，通過 PWM 占空比的大小來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的，輸入 PWM 占空比越大轉(zhuǎn)速越快。PWM 占空比越大轉(zhuǎn)速越快，本教程中預(yù)設(shè)的輸出頻率為 1000HZ。
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開機(jī) PWM 占空比：0.08，大于該占空比時(shí)開機(jī)
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關(guān)機(jī) PWM 占空比：0.06，小于該占空比關(guān)機(jī)（停機(jī)占空比不要設(shè)置為改變轉(zhuǎn)向占空比區(qū)間內(nèi)）
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改變轉(zhuǎn)向的 PWM 占空比：0.01~0.025，處于該占空比則停機(jī)改變方向
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PWM 輸出極性（Polarity）為低（LOW）
PWM配置示例（主頻 16M）如下圖所示：
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物料清單
硬件 (4)
涂鴉三明治 Wi-Fi MCU 通信板（WB3S）
數(shù)量：1
板載涂鴉 WB3S 模組，負(fù)責(zé)智能化連接。模組已燒錄通用固件，MCU 對(duì)接涂鴉串口協(xié)議，即可使用涂鴉模組、App、云一站式智能化服務(wù)。
涂鴉三明治BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能板
數(shù)量：1
負(fù)責(zé)通過判斷接收到的 PWM 的占空比大小進(jìn)行對(duì)電機(jī)的控制。
涂鴉三明治直流供電電源板
數(shù)量：1
用標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 外形尺寸，您可以直接將相應(yīng)的開發(fā)板堆疊在上方進(jìn)行供電。因?qū)LDC功能板需要 12V，5V，3.3V 電源，使用電源板可以減少排線。
NUCLEO-G071RB
數(shù)量：1
采用 ST 官方 MCU 主控板，負(fù)責(zé)傳感數(shù)據(jù)接收和模組通訊控制。NUCLEO-G071RB 開發(fā)板支持 Arduino 接口。
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第 1 步：硬件連接和例程環(huán)境
本次使用的涂鴉三明治開發(fā)板 BLDC 套件主要包含：
BLDC 功能板
Wi-Fi MCU 通信板
NUCLEO-G071RB
涂鴉直供電源電源板將三明治開發(fā)板套件電源板，控制板、通訊板、功能板拼接組裝，實(shí)物效果如下圖。
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軟件開發(fā)過程主要基于 Keil5 實(shí)現(xiàn) MCU 與傳感器和模組協(xié)議對(duì)接。首先調(diào)通 MCU 和模組的通訊，可以實(shí)現(xiàn)App配網(wǎng)，MCU 數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸pp。
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第 2 步：創(chuàng)建產(chǎn)品和工程
您可以根據(jù)以下步驟，快速在涂鴉 IoT 平臺(tái)上開發(fā)一個(gè)智能風(fēng)扇。
1、進(jìn)入 涂鴉智能IoT平臺(tái)。
2、參考 選品類創(chuàng)建產(chǎn)品 創(chuàng)建一款門磁產(chǎn)品。其中產(chǎn)品屬性如下：
開發(fā)方式：自定義方案
聯(lián)網(wǎng)方式：Wi-Fi
功耗類型：標(biāo)準(zhǔn)功耗
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3、根據(jù)頁面提示選擇產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能和自定義功能。例如，功能選擇為風(fēng)向、風(fēng)速、工作模式、開關(guān)等。您還可以對(duì)某一項(xiàng)功能進(jìn)行編輯。例如，如果您選擇了工作模式功能，可以繼續(xù)修改模式為自然風(fēng)和睡眠風(fēng)兩種。
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4、選擇您喜歡的面板，第一次開始調(diào)試也可以選擇為開發(fā)調(diào)試面板，便于調(diào)試，后面也可以更換面板。
5、面板選擇完后，進(jìn)入?硬件開發(fā)?階段，在頁面拉到最下面，下載開發(fā)資料。
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6、硬件測(cè)試。下載到 MCU 開發(fā)包后，使用開發(fā)包中的涂鴉模組調(diào)試助手，您可以使用助手模擬 MCU 模式，配合調(diào)試模組通訊板，驗(yàn)證模組是否通訊正常，同時(shí)也可以熟悉涂鴉串口協(xié)議提高對(duì)接效率。確定通信板正?？捎玫?，可以跳過此步驟。若調(diào)試過程中對(duì)協(xié)議收發(fā)有疑問，也可以使用此助手協(xié)助查看正確數(shù)據(jù)交互格式。 使用步驟可參考?涂鴉模組調(diào)試助手使用說明。
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第 3 步：移植 MCU SDK
本章節(jié)簡(jiǎn)單介紹了移植過程和功能實(shí)現(xiàn)，將?mcu_sdk?中的文件加入工程后，編譯根據(jù)報(bào)錯(cuò)提示，進(jìn)行修改。如需查看詳細(xì)的移植調(diào)試教程，請(qǐng)參考 MCU SDK 移植。
1、如果編譯過程中發(fā)生錯(cuò)誤?#40: expected an identifier DISABLE = 0?類似的錯(cuò)誤提示，可以包含頭文件#include "stm32f1xx.h來解決。對(duì)應(yīng)頭文件為實(shí)際芯片型號(hào)，例如，一個(gè) G071RB 的芯片可以添加為?#include "stm32g0xx.h。本教程因?yàn)闆]有介紹 Wi-Fi 功能測(cè)試，所以注釋了?WIFI_TEST_ENABLE?的宏。
//#define?????????WIFI_TEST_ENABLE
2、完善uart_transmit_output()函數(shù)。
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3、完善uart_receive_input()函數(shù)。
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4、在MCUWIFI通信板連接的串口的中斷服務(wù)函數(shù)中添加以下代碼，注意添加頭文件或聲明您用到的函數(shù)。
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5、將wifi_uart_service()函數(shù)按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。
?
6、將wifi_protocol_init()函數(shù)按照#error中的提示信息處理，處理后注釋掉。
?
接下來便是all_data_update()函數(shù)，該函數(shù)會(huì)自動(dòng)上報(bào)系統(tǒng)中所有DP信息，您不需要調(diào)用該函數(shù)。
第4 步：定義結(jié)構(gòu)體
定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體，用來記錄電扇的工作狀態(tài)。
//工作模式typedef?enum?{
nature?=?0,
sleep
}fan_mode_t;//正反轉(zhuǎn)typedef?enum?{
forward?=?0,
reverse
}fan_direction_t;//電扇工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)體typedef?struct?{
_Bool?OnOff; fan_mode_t?e_fan_mode; unsigned?long?speed; fan_direction_t?e_fan_direction;
}fan_status_t;//電扇狀態(tài)結(jié)構(gòu)體，全局變量fan_status_t?gs_fan_status?=?{
.OnOff? =?FALSE,
.e_fan_mode? =?nature,
.speed? =?10,
.e_fan_direction? =?forward
};
在protocol.c文件中，完善dp_download_switch_handle()，dp_download_mode_handle()，dp_download_fan_speed_handle()和dp_download_fan_direction_handle()這四個(gè)功能處理函數(shù)。
在protocol.c文件的dp_download_switch_handle()函數(shù)中：
static?unsigned?char?dp_download_switch_handle(const?unsigned?char?value[],?unsigned?short?length)
{????//示例:當(dāng)前DP類型為BOOL
????unsigned?char?ret;????//0:關(guān)/1:開
????unsigned?char?switch_1;
????
????switch_1?=?mcu_get_dp_download_bool(value,length);????if(switch_1?==?0)?{????????//開關(guān)關(guān)
gs_fan_status.OnOff?=?FALSE;
????}else?{????????//開關(guān)開
gs_fan_status.OnOff?=?TRUE;
????}??
????//處理完DP數(shù)據(jù)后應(yīng)有反饋
????ret?=?mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,switch_1);????if(ret?==?SUCCESS)????????return?SUCCESS;????else
????????return?ERROR;
}
在protocol.c文件的dp_download_mode_handle()函數(shù)中：
static?unsigned?char?dp_download_mode_handle(const?unsigned?char?value[],?unsigned?short?length){????//示例:當(dāng)前DP類型為ENUM
????unsigned?char?ret;????unsigned?char?mode;
????
????mode?=?mcu_get_dp_download_enum(value,length);????switch(mode)?{????????case?0:
gs_fan_status.e_fan_mode?=?nature; //自然風(fēng)模式
????????break;????????
????????case?1:
gs_fan_status.e_fan_mode?=?sleep; //睡眠風(fēng)模式
????????break;????????
????????default:
gs_fan_status.e_fan_mode?=?nature;????????break;
????}????
????//處理完DP數(shù)據(jù)后應(yīng)有反饋
????ret?=?mcu_dp_enum_update(DPID_MODE,?mode);????if(ret?==?SUCCESS)????????return?SUCCESS;????else
????????return?ERROR;
}
在protocol.c文件的dp_download_fan_speed_handle()函數(shù)中：
static?unsigned?char?dp_download_fan_speed_handle(const?unsigned?char?value[],?unsigned?short?length){????//示例:當(dāng)前DP類型為VALUE
????unsigned?char?ret;????unsigned?long?fan_speed;
????
????fan_speed?=?mcu_get_dp_download_value(value,length);????/*
????//VALUE類型數(shù)據(jù)處理
????
????*/
????gs_fan_status.speed?=?fan_speed; //將下發(fā)的速度值給全局變量
????//處理完DP數(shù)據(jù)后應(yīng)有反饋
????ret?=?mcu_dp_value_update(DPID_FAN_SPEED,fan_speed);????if(ret?==?SUCCESS)????????return?SUCCESS;????else
????????return?ERROR;
}
在protocol.c文件的dp_download_fan_direction_handle()函數(shù)中：
static?unsigned?char?dp_download_fan_direction_handle(const?unsigned?char?value[],?unsigned?short?length){????//示例:當(dāng)前DP類型為ENUM
????unsigned?char?ret;????unsigned?char?fan_direction;
????
????fan_direction?=?mcu_get_dp_download_enum(value,length);????switch(fan_direction)?{????????case?0: //判斷當(dāng)前風(fēng)向是否為正轉(zhuǎn)，當(dāng)前風(fēng)向若不是正轉(zhuǎn)，則改變風(fēng)向，并將當(dāng)前狀態(tài)給全局變量
if(gs_fan_status.e_fan_direction?!=?forward)?{
change_fan_direction();
gs_fan_status.e_fan_direction?=?forward;
}????????break;????????
????????case?1: //判斷當(dāng)前風(fēng)向是否為反轉(zhuǎn)，當(dāng)前風(fēng)向若不是反轉(zhuǎn)，則改變風(fēng)向，并將當(dāng)前狀態(tài)給全局變量
if(gs_fan_status.e_fan_direction?!=?reverse)?{
change_fan_direction();
gs_fan_status.e_fan_direction?=?reverse;
}????????break;????????
????????default:????????break;
????}????
????//處理完DP數(shù)據(jù)后應(yīng)有反饋
????ret?=?mcu_dp_enum_update(DPID_FAN_DIRECTION,?fan_direction);????if(ret?==?SUCCESS)????????return?SUCCESS;????else
????????return?ERROR;
}
第 5 步：功能實(shí)現(xiàn)
在main.c文件中，添加頭文件#include "mcu_api.h"和#include “wifi.h”，定義以下宏和變量：
//最小速度時(shí)，輸出的PWM占空比#define?MIN_SPEED 10//最大速度時(shí)，輸出的PWM占空比//最大速度輸出的PWM占空比應(yīng)該為100(建議最大設(shè)置為99)，我這里因?yàn)檠菔驹O(shè)置較低#define?MAX_SPEED 35//關(guān)機(jī)輸出占空比#define OFF_SPEED 5//改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)向輸出的PWM值，在BLDC開發(fā)板中輸出PWM在1%~2.5%之間改變電機(jī)轉(zhuǎn)向#define?DIRECTION_CHANGE_PWM?15//睡眠模式下，風(fēng)速改變時(shí)間#define?SLEEP_TIME?700//上一次風(fēng)扇速度，全局變量unsigned?long?last_fan_speed?=?0;//風(fēng)速sleep模式下，改變風(fēng)速計(jì)數(shù)值和風(fēng)速改變標(biāo)志，全局變量unsigned?long?fen_count?=?SLEEP_TIME;_Bool?sleep_speed_flag?=?TRUE;
啟動(dòng)后，進(jìn)入while(1){}循環(huán)前需處理的：
void?setup(void)
{ //優(yōu)先輸出頻率為1000HZ，占空比為5%，使電機(jī)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,?TIM_CHANNEL_2,?(OFF_SPEED?*?10));
//打開與涂鴉三明治?Wi-Fi?MCU?通信板（E3S）通信的UART1接收中斷
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,?UART_IT_RXNE);
//完成wifi協(xié)議初始化
wifi_protocol_init();
}
在while(1){}循環(huán)內(nèi)：
while?(1)
??{ //wifi串口數(shù)據(jù)處理服務(wù)
wifi_uart_service();
//進(jìn)入配網(wǎng)模式，并改變LED燈狀態(tài)進(jìn)行提示
connect_tuya();
if?(gs_fan_status.OnOff?==?TRUE)?{?//開機(jī)
//判斷工作模式
check_mode();
}?else?{ set_fan_speed(0);
}
??}
```
在connect_tuya()函數(shù)中：
```objectivec//該函數(shù)主要功能為：當(dāng)PC3被拉低后，進(jìn)入配網(wǎng)模式。根據(jù)不同聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，改變LED燈狀態(tài)進(jìn)行提示。void?connect_tuya(void)
{ //判斷PC3是否拉低
if?(HAL_GPIO_ReadPin(WIFI_KEY_GPIO_Port,?WIFI_KEY_Pin)?==?GPIO_PIN_RESET)?{ HAL_Delay(300); if?(HAL_GPIO_ReadPin(WIFI_KEY_GPIO_Port,?WIFI_KEY_Pin)?==?GPIO_PIN_RESET)?{ mcu_set_wifi_mode(0);
}
}
//獲取當(dāng)前連接狀態(tài)，顯示LED提示
switch(mcu_get_wifi_work_state())
{ case?SMART_CONFIG_STATE: //SMART配網(wǎng)模式，快閃
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port,?LED_GREEN_Pin); HAL_Delay(250); break; case?AP_STATE: //AP配網(wǎng)模式，快閃
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port,?LED_GREEN_Pin); HAL_Delay(250); break; case?WIFI_NOT_CONNECTED:?//慢閃
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port,?LED_GREEN_Pin); HAL_Delay(250); break; case?WIFI_CONNECTED://常亮，連接到WIFI
case?WIFI_CONN_CLOUD://常亮，連接到WIFI和云平臺(tái)
HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port,?LED_GREEN_Pin,?GPIO_PIN_SET); break; default: HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port,?LED_GREEN_Pin,?GPIO_PIN_RESET); break;
}
}
在set_fan_speed()函數(shù)中：
//該函數(shù)主要功能為：根據(jù)不同轉(zhuǎn)速，輸出對(duì)應(yīng)的PWM。PWM頻率為1000HZ。void?set_fan_speed(unsigned?long?speed)
{ //輸入為0，關(guān)閉電機(jī)
if?(speed?==?0)?{
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,?TIM_CHANNEL_2,?(OFF_SPEED?*?10));
last_fan_speed?=?OFF_SPEED;?//將當(dāng)前轉(zhuǎn)速，記錄下來
return;
}
//判斷輸入值是否超出最大，最小值
if?(speed??MAX_SPEED)?{
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,?TIM_CHANNEL_2,?(MAX_SPEED?*?10));
last_fan_speed?=?MAX_SPEED;
}?else?{
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,?TIM_CHANNEL_2,?(speed?*?10));
last_fan_speed?=?speed;
}
return;
}
在check_mode()函數(shù)中：void?check_mode(void)?
{ if?(gs_fan_status.e_fan_mode?==?sleep)?{?//進(jìn)入睡眠模式
if?((sleep_speed_flag?==?TRUE)?&&?(fen_count?>=?SLEEP_TIME))?{
set_fan_speed(gs_fan_status.speed); //計(jì)數(shù)清零，改變風(fēng)速
fen_count?=?0;
sleep_speed_flag?=?FALSE;
}?else?if((sleep_speed_flag?==?FALSE)?&&?(fen_count?>=?SLEEP_TIME))?{
set_fan_speed(MIN_SPEED); //計(jì)數(shù)清零，改變風(fēng)速
fen_count?=?0;
sleep_speed_flag?=?TRUE;
}
fen_count++;
HAL_Delay(10);
}?else?{ if?(last_fan_speed?!=?gs_fan_status.speed)?{?//如果上一次轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速不一致，改變轉(zhuǎn)速
set_fan_speed(gs_fan_status.speed);
}
}
}
小結(jié)
基于涂鴉智能平臺(tái)， 使用三明治開發(fā)板，Keil開發(fā)環(huán)境您可以快速地開發(fā)一款智能風(fēng)扇產(chǎn)品的原型。
還等什么？
| auth.tuya.com/?from=https%3A%2F%2Fiot.tuya.com%2F&_source=795a75d7c1af33f95d8ea55409e4b22e |
更多信息
BLDC 功能板采用 FU6832s 作為主控芯片，F(xiàn)U6832 系列是一款集成電機(jī)控制引擎（ME）和 8051 內(nèi)核的高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，ME 集成FOC、MDU、LPF、PI、SVPWM/SPWM 等諸多硬件模組，可硬件自動(dòng)完成電機(jī) FOC/BLDC運(yùn)算控制。8051 內(nèi)核用于參數(shù)配置和日常事務(wù)處理，雙核并行工作實(shí)現(xiàn)各種高性能電機(jī)控制。其中8051 內(nèi)核大部分指令周期為 1T 或 2T，芯片內(nèi)部集成有高速運(yùn)算放大器、比較器、Pre-driver、高速 ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多種 TIMER、PWM 等功能，內(nèi)置高壓 LDO，適用于 BLDC/PMSM 電機(jī)的方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅(qū)動(dòng)控制。
FU6832 內(nèi)部具有全面保護(hù)，包括過壓保護(hù)，欠壓保護(hù)， 過流保護(hù)，F(xiàn)O保護(hù)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)，缺相保護(hù)，過溫保護(hù)，過功率保護(hù)，運(yùn)放偏置電壓異常保護(hù)?？筛鶕?jù)需要選擇使能對(duì)應(yīng)的保護(hù)，再根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論