1 序言

相信對(duì)云臺(tái)有興趣的小伙伴對(duì)STorM32 BGC這塊云臺(tái)控制板并不陌生，雖說(shuō)這塊控制板的軟件已經(jīng)不再開(kāi)源，但是在GitHub上依舊可以找到兩三個(gè)版本的代碼，而硬件呢我們也可以從Olliw（BGC的作者）的個(gè)人網(wǎng)站上找到，我手頭上目前由于兩個(gè)版本的電路圖。而這兩個(gè)電路中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所使用的控制芯片的型號(hào)均為TC4452DF N08，對(duì)于我們所購(gòu)買到的驅(qū)動(dòng)板，其上面所使用的控制芯片為DRV8313。Olliw的電路使用了9塊芯片，而使用DRV8313則只需要三片即可。如果想要自己設(shè)計(jì)主板的話要使用DRV8313就是一件比較麻煩的事情，因?yàn)闆](méi)有參考電路是無(wú)從下手的，并且網(wǎng)上也找不到任何相關(guān)的資料和教程。我在研究驅(qū)動(dòng)電路期間也是歷經(jīng)一番波折，終于是弄明白了這塊電路。

2 DRV8313芯片介紹

在介紹外圍電路之前，先說(shuō)明一下DRV8313這塊芯片，這款芯片的生產(chǎn)廠家是TI（Texas Instruments），TI的芯片有一個(gè)很突出的特點(diǎn)，那就是網(wǎng)上的資料少。

拿到一塊芯片想要知道它怎么使用，最好的辦法就是去官網(wǎng)找到它的芯片手冊(cè)。 -》 DRV8313官方手冊(cè)

在這里我將其翻譯成中文，有需要的小伙伴可以去我自己搭建的論壇下載，下載前需要注冊(cè)一個(gè)論壇賬號(hào)，注冊(cè)完登陸即可下載。 -》 DRV8313中文參考手冊(cè)

在參考手冊(cè)里可以獲取更詳細(xì)的信息，在此我就不再抄一遍了。

2.1 DRV8313外圍電路設(shè)計(jì)思路探究

我相信這一小節(jié)也是各位小伙伴最關(guān)心的一點(diǎn)了，到底外圍電路怎么設(shè)計(jì)才能有效的驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)？我們從官方手冊(cè)中找到推薦電路，如圖2.1-1所示。

Fig. 2.1-1 DRV8313參考外圍電路

拿到這個(gè)電路之后，有些關(guān)鍵的電路該圖也已經(jīng)給出，其內(nèi)部包含了三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路，半橋里面有一個(gè)OCP，它是什么意思呢？它是指自動(dòng)輸入補(bǔ)償?shù)倪^(guò)流保護(hù)電路（我也是百度的），說(shuō)白了就是防止過(guò)流用的。一個(gè)橋臂由兩個(gè)MOS管組成，上橋臂接VM（VM是12V），下橋臂接地（注意：這里一定要接地），重點(diǎn)是左邊這個(gè)小白框（上面標(biāo)記Predriver）里面的電路，可惜，該圖并沒(méi)有將它繪制出來(lái)。這塊邏輯電路的上邊有一個(gè)Charge Pump，這個(gè)叫做電荷泵，類似于一個(gè)微型變壓器，用來(lái)調(diào)壓用的（主要是降壓），緊接著看左邊電路，有一個(gè)箭頭指向這個(gè)方框，上面標(biāo)記VM，然后一個(gè)箭頭指出去，上面標(biāo)記V3P3OUT，這是什么意思呢？其實(shí)也可以把這塊電路理解成一個(gè)降壓器，VM（12V）電壓輸入，輸出3.3V電壓。沒(méi)錯(cuò)，芯片自帶3.3V電壓輸出，也就是說(shuō)這款芯片只需要一個(gè)12V的直流電源輸出即可，它自身可以輸出3.3V電壓，無(wú)需外界在輸入電壓。那么這個(gè)3.3V電壓是做什么用的呢？我們接著往下看，下面有一個(gè)很長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，這是低壓端（單片機(jī)所控制的）的控制邏輯電路，有三個(gè)低壓信號(hào)輸入端子，三個(gè)信號(hào)使能端子（高電平使能輸入，即該引腳為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入端有效），下面有一個(gè)RESET和SLEEP端子，分別是TI設(shè)計(jì)的重置和休眠引腳端口。低電平進(jìn)入休眠模式，低電平復(fù)位輸入，即要使芯片正常工作，必須使這兩個(gè)引腳處于高電平狀態(tài)，這樣我們就回答了上面那個(gè)問(wèn)題。3.3V電壓輸出可以接到這些引腳上，從而讓芯片能夠正常工作。

2.2 DRV8313外圍電路設(shè)計(jì)

弄清楚電路的設(shè)計(jì)思路之后，我們進(jìn)入電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，逼逼這么多，這才是各位小伙伴最最關(guān)心的問(wèn)題。首先，我們要知道的是這款芯片有三種封裝，下面我就HTSOP | 28（封裝名稱 | 引腳數(shù)目）封裝來(lái)說(shuō)明這個(gè)電路設(shè)計(jì)。芯片端口標(biāo)號(hào)如圖2.2-1所示。

Fig. 2.2-1 DRV8313 HTSOP | 28封裝端口標(biāo)號(hào)示意圖

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，我最終得到的電路設(shè)計(jì)圖。

那么這個(gè)電路設(shè)計(jì)的對(duì)不對(duì)了？鄧爺爺說(shuō)：“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，做一塊板子測(cè)一下就知道對(duì)不對(duì)。于是乎我繼續(xù)瞎折騰，按照我設(shè)計(jì)的電路自己繪制了一塊板子，如圖2.2-2所示。

Fig. 2.2-2 Altium Desiner設(shè)計(jì)電路圖

趁著這幾天嘉里創(chuàng)做活動(dòng)趕緊送去打樣，拿到板子后有迫不及待地拿起電烙鐵把元器件焊接上去測(cè)試。

Fig. 2.2-3 驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物實(shí)物圖

拿起我的最小系統(tǒng)，編寫(xiě)了一段小測(cè)試程序，燒寫(xiě)入開(kāi)發(fā)板系統(tǒng)。

Fig. 2.2-4 實(shí)物連接圖

3 測(cè)試結(jié)果

拿起示波器，監(jiān)測(cè)輸入輸出端口的電平信號(hào)，先監(jiān)測(cè)IN1（信號(hào)輸入引腳1）和OUT1（信號(hào)輸出引腳1）的信號(hào)如圖3.1-1所示。

Fig. 3.1-1 端口輸入輸出波形圖

可以明顯看出OUT1信號(hào)是跟隨IN1信號(hào)，有所區(qū)別的是OUT2信號(hào)（黃色曲線信號(hào)）的峰峰值大約為24V，而IN1信號(hào)（藍(lán)色曲線信號(hào)）大約為4V。這說(shuō)明輸出端信號(hào)有效放大了輸入端引腳的信號(hào)，這樣我們?cè)谟脝纹瑱C(jī)控制信號(hào)輸出實(shí)際上就是用這個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片做一個(gè)電壓的放大。我們操作低壓端子就相當(dāng)于在操作電機(jī)。然而實(shí)際上，我們將信號(hào)頻率閾值調(diào)小，其實(shí)這兩種信號(hào)是有時(shí)延的，我的示波器可以非常方便的做到這一點(diǎn)。

Fig. 3.1-2 輸入輸出時(shí)延數(shù)測(cè)量

可以大致算出輸入輸出延時(shí)為0.315us，黃色曲線表示高壓輸出端口信號(hào)，藍(lán)色曲線表示低壓輸入端口信號(hào)。

4 總結(jié)

1、基于DRV8313芯片設(shè)計(jì)的無(wú)刷電機(jī)控制電路實(shí)際上可以理解為一個(gè)電壓放大電路，很好理解，我們不可能用單片機(jī)的引腳直接去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)所需要的電流是非常大了，而單片機(jī)的引腳是無(wú)法提供的。

2、DRV8313的功能非常齊全，它只需要一個(gè)12V直流電源即可工作，內(nèi)部包含電荷泵，能夠輸出3.3V電源，供給它的其他引腳使用，非常方便，也就是它無(wú)需外接3.3V電源供電。

3、內(nèi)部包含三個(gè)半橋電路，上橋臂接VM（12V電源），下橋臂接GND，下橋臂可接下拉電阻（注意：這里一定要接地，我的第一次制板失敗原因就是這里沒(méi)有接地），所以說(shuō)把芯片手冊(cè)看懂是多么重要，至少可以說(shuō)看懂芯片手冊(cè)能幫你省下好多錢呢！?。?/p>

4、無(wú)刷電機(jī)的控制還有很多很多的內(nèi)容，這僅僅是萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步。