在快速發展的電子技術領域，電機控制作為一項關鍵技術，對提高能效和優化系統性能起著至關重要的作用。

在剛剛結束的 2024 年的上海慕尼黑電子展上，德州儀器 MSP HSM 應用經理 Johnson He 帶來了一場主題為“Arm Cortex-M0+ MCU：精準滿足客戶需求的電機控制方案”的精彩演講，深入探討了如何利用德州儀器的 MSPM0 系列微控制器來實現高效、精準的電機控制。

電機驅動技術的無處不在

電機驅動技術的應用已經滲透到我們日常生活的方方面面，其應用場景之廣泛，幾乎觸及了每一個角落。從小巧精致的電動牙刷和美容儀器，到電動工具、電動自行車、電動汽車、工業機器人等諸多產品，電機驅動技術以其高效、靈活和可靠的特點，成為現代產品不可或缺的核心部件。在商業和工業領域，電機驅動技術同樣發揮著關鍵作用，例如在電梯系統中，它保障了垂直運輸的安全性和效率。

為何選擇 MSPM0 MCU 來實現電機控制？

MSPM0 MCU 是德州儀器為電機控制應用量身定制的低成本、高性能微控制器。它提供多種小封裝尺寸，適應不同系統架構，包括電機功率、控制接口和模擬反饋，其優化設計的優勢在于：

可擴展的產品系列

提供不同 CPU 頻率和封裝選項。

高性能 PWM

三個 PWM 通道支持高達 200kHz 的 PWM 頻率，滿足了各種電機控制的嚴苛需求。

硬件死區控制

通過可配置的上升和下降延遲時間，生成可調死區，增強了電機控制的穩定性和安全性。

快速硬件故障響應

小于 100ns 的故障響應時間，確保了系統的快速可靠性。

自適應故障輸出控制

根據故障事件或調試條件靈活配置 PWM 狀態，提升了系統的適應性和靈活性。

霍爾傳感器輸入模式

允許使用 XOR 信號在硬件中計算速度，以減少傳感器解碼的軟件開銷。

使用事件系統實現精確的 ADC 捕獲

計時器是事件通道的發布者，當發生 LOAD、ZERO 或 CCx 時，它會“發布”事件。ADC 是事件通道訂閱者，它會“監聽”硬件中的計時器時間觸發設定好的信息采集動作。

雙向電流檢測

配合 DAC8 和 DAC12 提供的電壓偏執，并且直接使用內部的 OPA 來實現電機運行過程中正負電流的實時測量。

MSPM0 MCU 在多樣化電機控制領域的應用策略

通過集成高級控制算法和硬件加速器，MSPM0 MCU 展現了對有刷直流電機、步進電機、無刷直流電機 (BLDC) 等多樣化電機的有效控制。使用具有流行電機驅動器解決方案和拓撲結構的小型、簡化 MSPM0 固件示例，可在 10 分鐘或更短時間內實現電機旋轉。

有刷直流電機控制：利用各種控制方案、接口和電流檢測（或限制）拓撲結構，采用分立式或驅動器解決方案使 BDC 電機旋轉。

步進電機控制：使用具有 PWM 或控制接口和微步進的電流控制步進驅動器控制步進電機，適合實現高精度、低噪聲應用。

BLDC 有傳感器梯形電機控制：使用適合高扭矩、快速或簡單電機控制應用的三相電機驅動器，通過有霍爾傳感器梯形控制快速旋轉 BLDC 電機。

MSP 電機控制 SDK 提供豐富的開發資源

MSPM0-SDK 提供的資源進一步增強了 MSPM0 MCU 在電機控制領域的應用能力。

支持的硬件設計：使用 MSP 控制板 (LaunchPad) 和電機驅動器評估模塊 (EVM)。

成熟穩定的軟件：采用硬件抽象層 (HAL)，提供可擴展的 MSP 和驅動程序支持。

易于評估的圖形用戶界面 (GUI)：實現 10 分鐘內電機旋轉。

TI Resource Explorer 中用戶指南和支持文檔。

通過上述資源，開發者可以快速開發和部署電機控制解決方案。MSPM0 電機控制的生態系統，通過與 MSPM0 DriverLib、SysConfig 等工具的無縫集成，為不同類型的電機控制提供了一個全面、易于使用的開發平臺。