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听说隔壁班的程序员给女友做了个智能风扇!

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陈雪霜 发表于 2021-1-1 09:59:22 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
智能风扇是一款常见的智能设备,用户可以使用手机 App 轻松控制,通过远程控制开关、风速、场景联动等来轻松创造出温暖、放松、舒适的室内空间。本教程接纳 Keil5 举行编程,基于涂鸦 IoT 平台和三明治 BLDC 功能板,先容如何快速开发一款安全性强的智能风扇的原型。
方案先容

MCU 方案与 SoC 方案差别,传感器和联网模组的驱动代码写在 MCU 中,您可以自己开发 MCU 代码,拥有更多的可玩性。
涂鸦三明治开发板 BLDC 套件中,BLDC 板通过 PWM 接口吸收 NUCLEO-G071RB 传过来的 PWM,BLDC 板通过吸收到的 PWM 的占空比的巨细对电机举行驱动。MCU 控制板通过串口 与 Wi-Fi 通信板毗连,使用涂鸦智能 App 配网,可以将BLDC板的输出参数状态展现在手机端。MCU 型号为 STM32G071RB。
相关信息

只需简单的外围处置处罚便可实现高效率的 FOC 电机驱动。FU6832 的有感启动无感运行FOC驱动主要应用在各类低压风机上,典范应用如落地扇、氛围净化器等。
  注意:虽然 BLDC 功能板支持串口,按键和PWM控制,但是 MCU 控制板和 Wi-Fi 通信板通过右下角串口通信,为了减少对 BLDC 控制的影响,该功能板默认是只支持 PWM 控制的。
BLDC 板的采样频率是 12M,通过 PWM 占空比的巨细来控制电机转速的,输入 PWM 占空比越大转速越快。PWM 占空比越大转速越快,本教程中预设的输出频率为 1000HZ。


  • 开机 PWM 占空比:0.08,大于该占空比时开机
  • 关机 PWM 占空比:0.06,小于该占空比关机(停机占空比不要设置为改变转向占空比区间内)
  • 改变转向的 PWM 占空比:0.01~0.025,处于该占空比则停机改变方向
  • PWM 输出极性(Polarity)为低(LOW)
PWM设置示例(主频 16M)如下图所示:

 
物料清单

硬件 (4)
涂鸦三明治 Wi-Fi MCU 通信板(WB3S)
数量:1
板载涂鸦 WB3S 模组,负责智能化毗连。模组已烧录通用固件,MCU 对接涂鸦串口协议,即可使用涂鸦模组、App、云一站式智能化服务。
涂鸦三明治BLDC电机驱动功能板
数量:1
负责通过判断吸收到的 PWM 的占空比巨细举行对电机的控制。
涂鸦三明治直流供电电源板
数量:1
用尺度的 Arduino 外形尺寸,您可以直接将相应的开发板堆叠在上方举行供电。因对BLDC功能板需要 12V,5V,3.3V 电源,使用电源板可以减少排线。
NUCLEO-G071RB
数量:1
接纳 ST 官方 MCU 主控板,负责传感数据吸收和模组通讯控制。NUCLEO-G071RB 开发板支持 Arduino 接口。


  • 第 1 步:硬件毗连和例程环境
本次使用的涂鸦三明治开发板 BLDC 套件主要包罗:
BLDC 功能板
Wi-Fi MCU 通信板
NUCLEO-G071RB
涂鸦直供电源电源板将三明治开发板套件电源板,控制板、通讯板、功能板拼接组装,实物效果如下图。

 
软件开发过程主要基于 Keil5 实现 MCU 与传感器和模组协议对接。首先调通 MCU 和模组的通讯,可以实现App配网,MCU 数据传输到App。


  • 第 2 步:创建产物和工程
您可以根据以下步骤,快速在涂鸦 IoT 平台上开发一个智能风扇。
1、进入 涂鸦智能IoT平台。
2、参考 选品类创建产物 创建一款门磁产物。此中产物属性如下:
开发方式:自界说方案
联网方式:Wi-Fi
功耗范例:尺度功耗

 

3、根据页面提示选择产物的尺度功能和自界说功能。例如,功能选择为风向、风速、工作模式、开关等。您还可以对某一项功能举行编辑。例如,如果您选择了工作模式功能,可以继续修改模式为自然风和睡眠风两种。

 
4、选择您喜欢的面板,第一次开始调试也可以选择为开发调试面板,便于调试,反面也可以更换面板。
5、面板选择完后,进入 硬件开发 阶段,在页面拉到最下面,下载开发资料。

 
6、硬件测试。下载到 MCU 开发包后,使用开发包中的涂鸦模组调试助手,您可以使用助手模拟 MCU 模式,共同调试模组通讯板,验证模组是否通讯正常,同时也可以熟悉涂鸦串口协议提高对接效率。确定通信板正常可用的,可以跳过此步骤。若调试过程中对协议收发有疑问,也可以使用此助手协助检察正确数据交互格式。 使用步骤可参考 涂鸦模组调试助手使用说明。


  • 第 3 步:移植 MCU SDK
本章节简单先容了移植过程和功能实现,将 mcu_sdk 中的文件参加工程后,编译根据报错提示,举行修改。如需检察详细的移植调试教程,请参考 MCU SDK 移植。
1、如果编译过程中发生错误 #40: expected an identifier DISABLE = 0 雷同的错误提示,可以包罗头文件#include "stm32f1xx.h来办理。对应头文件为实际芯片型号,例如,一个 G071RB 的芯片可以添加为 #include "stm32g0xx.h。本教程因为没有先容 Wi-Fi 功能测试,所以注释了 WIFI_TEST_ENABLE 的宏。
  1. //#define         WIFI_TEST_ENABLE
复制代码
2、完善uart_transmit_output()函数。

 
3、完善uart_receive_input()函数。

 
4、在MCUWIFI通信板毗连的串口的中断服务函数中添加以下代码,注意添加头文件或声明您用到的函数。

 
5、将wifi_uart_service()函数按照#error中的提示信息处置处罚,处置处罚后注释掉。

 
6、将wifi_protocol_init()函数按照#error中的提示信息处置处罚,处置处罚后注释掉。

 
接下来便是all_data_update()函数,该函数会自动上报系统中所有DP信息,您不需要调用该函数。
第4 步:界说布局体
界说一个布局体,用来纪录风扇的工作状态。
  1. //工作模式typedef enum {        nature = 0,        sleep}fan_mode_t;//正反转typedef enum {        forward = 0,        reverse}fan_direction_t;//风扇工作状态布局体typedef struct {        _Bool OnOff;        fan_mode_t e_fan_mode;        unsigned long speed;        fan_direction_t e_fan_direction;}fan_status_t;//风扇状态布局体,全局变量fan_status_t gs_fan_status = {                .OnOff                                         = FALSE,                .e_fan_mode                         = nature,                .speed                                         = 10,                .e_fan_direction                 = forward};
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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()这四个功能处置处罚函数。
在protocol.c文件的dp_download_switch_handle()函数中:
  1. static unsigned char dp_download_switch_handle(const unsigned char value[], unsigned short length){    //示例:当前DP范例为BOOL    unsigned char ret;    //0:关/1:开    unsigned char switch_1;        switch_1 = mcu_get_dp_download_bool(value,length);    if(switch_1 == 0) {        //开关关                gs_fan_status.OnOff = FALSE;    }else {        //开关开                gs_fan_status.OnOff = TRUE;    }      //处置处罚完DP数据后应有反馈    ret = mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,switch_1);    if(ret == SUCCESS)        return SUCCESS;    else        return ERROR;}
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在protocol.c文件的dp_download_mode_handle()函数中:
  1. static unsigned char dp_download_mode_handle(const unsigned char value[], unsigned short length){    //示例:当前DP范例为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;        //自然风模式        break;                case 1:                                        gs_fan_status.e_fan_mode = sleep;        //睡眠风模式        break;                default:                                        gs_fan_status.e_fan_mode = nature;        break;    }        //处置处罚完DP数据后应有反馈    ret = mcu_dp_enum_update(DPID_MODE, mode);    if(ret == SUCCESS)        return SUCCESS;    else        return ERROR;}
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在protocol.c文件的dp_download_fan_speed_handle()函数中:
  1. static unsigned char dp_download_fan_speed_handle(const unsigned char value[], unsigned short length){    //示例:当前DP范例为VALUE    unsigned char ret;    unsigned long fan_speed;        fan_speed = mcu_get_dp_download_value(value,length);    /*    //VALUE范例数据处置处罚        */    gs_fan_status.speed = fan_speed;        //将下发的速度值给全局变量    //处置处罚完DP数据后应有反馈    ret = mcu_dp_value_update(DPID_FAN_SPEED,fan_speed);    if(ret == SUCCESS)        return SUCCESS;    else        return ERROR;}
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在protocol.c文件的dp_download_fan_direction_handle()函数中:
  1. static unsigned char dp_download_fan_direction_handle(const unsigned char value[], unsigned short length){    //示例:当前DP范例为ENUM    unsigned char ret;    unsigned char fan_direction;        fan_direction = mcu_get_dp_download_enum(value,length);    switch(fan_direction) {        case 0:                //判断当前风向是否为正转,当前风向若不是正转,则改变风向,并将当前状态给全局变量                                        if(gs_fan_status.e_fan_direction != forward) {                                                change_fan_direction();                                                gs_fan_status.e_fan_direction = forward;                                        }        break;                case 1:                //判断当前风向是否为反转,当前风向若不是反转,则改变风向,并将当前状态给全局变量                                        if(gs_fan_status.e_fan_direction != reverse) {                                                change_fan_direction();                                                gs_fan_status.e_fan_direction = reverse;                                        }        break;                default:        break;    }        //处置处罚完DP数据后应有反馈    ret = mcu_dp_enum_update(DPID_FAN_DIRECTION, fan_direction);    if(ret == SUCCESS)        return SUCCESS;    else        return ERROR;}
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第 5 步:功能实现

在main.c文件中,添加头文件#include "mcu_api.h"和#include “wifi.h”,界说以下宏和变量:
  1. //最小速度时,输出的PWM占空比#define MIN_SPEED        10//最大速度时,输出的PWM占空比//最大速度输出的PWM占空比应该为100(发起最大设置为99),我这里因为演示设置较低#define MAX_SPEED        35//关机输出占空比#define        OFF_SPEED        5//改变风扇转向输出的PWM值,在BLDC开发板中输出PWM在1%~2.5%之间改变电机转向#define DIRECTION_CHANGE_PWM 15//睡眠模式下,风速改变时间#define SLEEP_TIME 700//上一次风扇速度,全局变量unsigned long last_fan_speed = 0;//风速sleep模式下,改变风速计数值和风速改变标志,全局变量unsigned long fen_count = SLEEP_TIME;_Bool sleep_speed_flag = TRUE;       
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启动后,进入while(1){}循环前需处置处罚的:
  1. void setup(void){        //优先输出频率为1000HZ,占空比为5%,使电机处于关机状态        HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);        __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, (OFF_SPEED * 10));                //打开与涂鸦三明治 Wi-Fi MCU 通信板(E3S)通信的UART1吸收中断        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);                //完成wifi协议初始化        wifi_protocol_init();}
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在while(1){}循环内:
  1. while (1)  {                //wifi串口数据处置处罚服务                wifi_uart_service();                                //进入配网模式,并改变LED灯状态举行提示                connect_tuya();                                if (gs_fan_status.OnOff == TRUE) { //开机                        //判断工作模式                        check_mode();                } else {                        set_fan_speed(0);                }  }```在connect_tuya()函数中:```objectivec//该函数主要功能为:当PC3被拉低后,进入配网模式。根据差别联网状态,改变LED灯状态举行提示。void connect_tuya(void){        //判断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);                }        }                //获取当前毗连状态,显示LED提示        switch(mcu_get_wifi_work_state())        {                                case SMART_CONFIG_STATE:        //SMART配网模式,快闪                                                HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin);                                                HAL_Delay(250);                                break;                                case AP_STATE:        //AP配网模式,快闪                                                HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin);                                                HAL_Delay(250);                                break;                                case WIFI_NOT_CONNECTED: //慢闪                                                HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin);                                                HAL_Delay(250);                                break;                                case WIFI_CONNECTED://常亮,毗连到WIFI                                case WIFI_CONN_CLOUD://常亮,毗连到WIFI和云平台                                                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;        }}
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在set_fan_speed()函数中:
  1. //该函数主要功能为:根据差别转速,输出对应的PWM。PWM频率为1000HZ。void set_fan_speed(unsigned long speed){        //输入为0,关闭电机        if (speed == 0) {                __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, (OFF_SPEED * 10));                last_fan_speed = OFF_SPEED; //将当前转速,纪录下来                return;        }                //判断输入值是否超出最大,最小值        if (speed < MIN_SPEED) {                __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, (MIN_SPEED * 10));                last_fan_speed = MIN_SPEED;        } else 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()函数中:void check_mode(void) {        if (gs_fan_status.e_fan_mode == sleep) { //进入睡眠模式                if ((sleep_speed_flag == TRUE) && (fen_count >= SLEEP_TIME)) {                                                set_fan_speed(gs_fan_status.speed);                        //计数清零,改变风速                        fen_count = 0;                        sleep_speed_flag = FALSE;                } else if((sleep_speed_flag == FALSE) && (fen_count >= SLEEP_TIME)) {                                                set_fan_speed(MIN_SPEED);                        //计数清零,改变风速                        fen_count = 0;                        sleep_speed_flag = TRUE;                }                                fen_count++;                HAL_Delay(10);        } else {                if (last_fan_speed != gs_fan_status.speed) { //如果上一次转速和目标转速不一致,改变转速                                set_fan_speed(gs_fan_status.speed);                }        }}
复制代码
小结

基于涂鸦智能平台, 使用三明治开发板,Keil开发环境您可以快速地开发一款智能风扇产物的原型。
还等什么?
auth.tuya.com/?from=https%3A%2F%2Fiot.tuya.com%2F&_source=81b786df37f17f6d239349cb965e3568
更多信息

BLDC 功能板接纳 FU6832s 作为主控芯片,FU6832 系列是一款集成电机控制引擎(ME)和 8051 内核的高性能电机驱动专用芯片,ME 集成FOC、MDU、LPF、PI、SVPWM/SPWM 等诸多硬件模组,可硬件自动完成电机 FOC/BLDC运算控制。8051 内核用于参数设置和日常事务处置处罚,双核并行工作实现各种高性能电机控制。此中8051 内核大部分指令周期为 1T 或 2T,芯片内部集成有高速运算放大器、比力器、Pre-driver、高速 ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多种 TIMER、PWM 等功能,内置高压 LDO,适用于 BLDC/PMSM 电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC 驱动控制。
FU6832 内部具有全面保护,包罗过压保护,欠压保护, 过流保护,FO保护,堵转保护,缺相保护,过温保护,过功率保护,运放偏置电压异常保护。可根据需要选择使能对应的保护,再根据实际情况微调。
                                    
                                                智能实验室                                            语音识别                数据分析                深度学习                            微信:tuya667,复兴“行业陈诉”,可获取2020年20多份最新物联网相关行业陈诉。涂鸦为客户提供一站式物联网办理方案。世界很大,一起涂鸦~
来源:https://blog.csdn.net/weixin_50563088/article/details/111933723
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