【基于NUCLEO-F746ZG电机开发应用】8.程序框架-三大核心任务简介

annysky2012

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本帖对Systick中断和ADC中断中的三个任务进行简单介绍。在上贴（【基于NUCLEO-F746ZG电机开发应用】7.程序框架-两个重要中断）中介绍了Systick中断执行安全任务和中频任务，ADC中断主要执行高频任务。下面对任务的流程进行介绍，对各任务内的函数具体是如何进行采集和计算的，后续我们单独进行分析：

1.安全任务

安全任务对于过温，过流，欠压，过压保护进行判断，如果触发了上述保护，则会关闭PWM输出。本任务中对温度ADC采样，母线电压采样，采样完成后进行判断，与设置的上限和下限进行比较，如果超过了设置的阈值，则返回故障码。

安全任务流程图如下：

安全任务的代码：其中对代码进行了注释和分析。

__weak void TSK_SafetyTask_PWMOFF(uint8_t bMotor)
{
  /* USER CODE BEGIN TSK_SafetyTask_PWMOFF 0 */

  /* USER CODE END TSK_SafetyTask_PWMOFF 0 */
 
  uint16_t CodeReturn = MC_NO_ERROR;  //错误标识
  uint16_t errMask[NBR_OF_MOTORS] = {VBUS_TEMP_ERR_MASK};//过压、欠压、过温标志，初始化错误标识数组

  //检测温度，是否过温
  CodeReturn |= errMask[bMotor] & NTC_CalcAvTemp(pTemperatureSensor[bMotor]); /* check for fault if FW protection is activated. It returns MC_OVER_TEMP or MC_NO_ERROR */

  //检测是否过流
  CodeReturn |= PWMC_CheckOverCurrent(pwmcHandle[bMotor]);                    /* check for fault. It return MC_BREAK_IN or MC_NO_FAULTS
                                                                                 (for STM32F30x can return MC_OVER_VOLT in case of HW Overvoltage) */
  if(bMotor == M1)//电机1
  {
    CodeReturn |=  errMask[bMotor] &RVBS_CalcAvVbus(pBusSensorM1);//检测母线电压，获取电压状态
  }

  //更新状态信息
  STM_FaultProcessing(&STM[bMotor], CodeReturn, ~CodeReturn); /* Update the STM according error code */

  //获取状态值
  switch (STM_GetState(&STM[bMotor])) /* Acts on PWM outputs in case of faults */
  {
  case FAULT_NOW: //当前有错误
    PWMC_SwitchOffPWM(pwmcHandle[bMotor]);//关闭PWM输出
  
    FOC_Clear(bMotor); //它重新初始化电流和电压变量。
                       //此外,它清除 qd 电流 PI 控制器、电压传感器和SpeednTorquecontroller

    MPM_Clear((MotorPowMeas_Handle_t*)pMPM[bMotor]);//清除测量缓冲区并初始化索引
    /* USER CODE BEGIN TSK_SafetyTask_PWMOFF 1 */

    /* USER CODE END TSK_SafetyTask_PWMOFF 1 */
    break;
  case FAULT_OVER://当故障条件消失时，应用程序打算保持的持久状态。 
                  //后续状态通常是 STOP_IDLE，一旦用户确认故障条件，状态机就会移动。
    PWMC_SwitchOffPWM(pwmcHandle[bMotor]);//关闭PWM输出
	/* USER CODE BEGIN TSK_SafetyTask_PWMOFF 2 */

    /* USER CODE END TSK_SafetyTask_PWMOFF 2 */
    break;
  default:
    break;
  }
  /* USER CODE BEGIN TSK_SafetyTask_PWMOFF 3 */

  /* USER CODE END TSK_SafetyTask_PWMOFF 3 */
}

2.中频任务

中频任务执行于systick中断中，实际为速度环以及状态机执行地方。中频任务的流程图如下：

中频任务的代码如下：其中对代码进行了注释和分析。

/**
  * [url=home.php?mod=space&uid=159083]@brief[/url] 为每个驱动器实例执行中频任务功能。
  *
  * 以 Systick 频率计时。
  */
__weak void MC_Scheduler(void)
{
/* USER CODE BEGIN MC_Scheduler 0 */

/* USER CODE END MC_Scheduler 0 */

  if (bMCBootCompleted == 1)//初始化完成
  {
    if(hMFTaskCounterM1 > 0u)//任务计数大于0
    {
      hMFTaskCounterM1--;//递减
    }
    else
    {
      TSK_MediumFrequencyTaskM1();//执行中频任务
                                  //速度环以及状态机执行
      /* USER CODE BEGIN MC_Scheduler 1 */

      /* USER CODE END MC_Scheduler 1 */
      hMFTaskCounterM1 = MF_TASK_OCCURENCE_TICKS;//任务计数，
                                                 //MF_TASK_OCCURENCE_TICKS=(SYS_TICK_FREQUENCY/SPEED_LOOP_FREQUENCY_HZ)-1u
                                                 //SYS_TICK_FREQUENCY=2000，SPEED_LOOP_FREQUENCY_HZ = 1000
    }
    if(hBootCapDelayCounterM1 > 0u) //驱动器启动电容器对电机 1 充电所需的延迟计数
    {
      hBootCapDelayCounterM1--;
    }
    if(hStopPermanencyCounterM1 > 0u)//电机 1 在 STOP 状态下的持续时间
    {
      hStopPermanencyCounterM1--;
    }
  }
  else
  {
  }
  /* USER CODE BEGIN MC_Scheduler 2 */

  /* USER CODE END MC_Scheduler 2 */
}

3.高频任务

高频任务函数位于mc_task.c的TSK_HighFrequencyTask()函数，执行的是核心FOC算法。高频任务的流程图如下：

高频任务的代码如下：

__weak uint8_t TSK_HighFrequencyTask(void)
{
  /* USER CODE BEGIN HighFrequencyTask 0 */

  /* USER CODE END HighFrequencyTask 0 */

  uint8_t bMotorNbr = 0;
  uint16_t hFOCreturn;

  uint16_t hState;  /*  only if sensorless main*/
  Observer_Inputs_t STO_Inputs; /*  only if sensorless main*/

  STO_Inputs.Valfa_beta = FOCVars[M1].Valphabeta;  /* only if sensorless*/
  if ( STM[M1].bState == SWITCH_OVER )
  {
    if (!REMNG_RampCompleted(pREMNG[M1]))
    {
      FOCVars[M1].Iqdref.q = REMNG_Calc(pREMNG[M1]);//执行斜坡计算并返回状态变量的当前值
    }
  }
  /* USER CODE BEGIN HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_1 */

  /* USER CODE END HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_1 */
  hFOCreturn = FOC_CurrControllerM1();//执行FOC核心算法，并返回执行完成的状态
  /* USER CODE BEGIN HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_2 */

  /* USER CODE END HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_2 */
  if(hFOCreturn == MC_FOC_DURATION)//FOC执行有错误
  {
    STM_FaultProcessing(&STM[M1], MC_FOC_DURATION, 0);//报错
  }
  else//没有错误
  {
    //检查对齐和第一加速阶段是否已完成
    bool IsAccelerationStageReached = RUC_FirstAccelerationStageReached(&RevUpControlM1);
    
    STO_Inputs.Ialfa_beta = FOCVars[M1].Ialphabeta; /*  only if sensorless*/
    
    //测量总线电压
    STO_Inputs.Vbus = VBS_GetAvBusVoltage_d(&(pBusSensorM1->_Super)); /*  only for sensorless*/
    
    //获取新的速度并更新估算的电角度
    STO_PLL_CalcElAngle (&STO_PLL_M1, &STO_Inputs);
    
    //估算平均电速度
    STO_PLL_CalcAvrgElSpeedDpp (&STO_PLL_M1); /*  Only in case of Sensor-less */
    
	 if (IsAccelerationStageReached == false)//如果检查对齐和第一加速阶段没有完成
    {
      STO_ResetPLL(&STO_PLL_M1);//复位参数
    }
    
    //获取电机状态
    hState = STM_GetState(&STM[M1]);
    
    if((hState == START) || (hState == SWITCH_OVER) || (hState == START_RUN)) /*  only for sensor-less*/
    {
      int16_t hObsAngle = SPD_GetElAngle(&STO_PLL_M1._Super);//获取转子电角度
      VSS_CalcElAngle(&VirtualSpeedSensorM1,&hObsAngle);//更新转子电角度
    }
    /* USER CODE BEGIN HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_3 */

    /* USER CODE END HighFrequencyTask SINGLEDRIVE_3 */
  }
  /* USER CODE BEGIN HighFrequencyTask 1 */

  /* USER CODE END HighFrequencyTask 1 */

  return bMotorNbr;
}

三大核心任务是电机运行的基础，电机的运行以及各种状态和保护措施都在这三个任务中。后续对三个任务进行详细的分析。

不过我在学习的过程中发现，还是要把基本原理弄清楚，各种参数设置弄明白才能看的更清晰三大任务的计算是如何进行的。后续我们先了解一下基本的参数配置和数学模型。

freebsder

谢谢分享，注释都做了中文说明！十分感谢分享经验！

annysky2012

freebsder 发表于 2021-9-24 15:34 谢谢分享，注释都做了中文说明！十分感谢分享经验！

感谢支持

felix1104

感谢分享,感谢分享,感谢分享,感谢分享,感谢分享

annysky2012

felix1104 发表于 2021-11-4 21:35 感谢分享,感谢分享,感谢分享,感谢分享,感谢分享

谢谢支持

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