メモ：M5StackのUnit BLDC Driverの内部を調査

概要

• m5-docs : Unit BLDC Driver (英文)
• m5-docs : Unit BLDC Driver (和文)
• マイコン : STM32G030F6P6
• モータドライバIC : DRV11873PWPR
• I/F : I2C, プロトコル → Unit_BLDC_I2C_Protocol.pdf
• 回路図 : Sch_bldc_driver_V1.3.pdf
• Arduinoライブラリ : GitHub - m5stack/M5Unit-BLDC
• ユニットのファームウェア(STM32G030F6P6用) : M5Unit-BLDC-Driver-Internal-FW

Arduinoライブラリのサンプルスケッチ

• pwm.ino : オープンループ制御、方向とPWMデューティ(0-2047)を指定
• rpm.ino : クローズドループ制御、方向と回転数(RPM)を指定
• i2c_addr_modify.ino : I2Cアドレス変更用

マイコンとモータドライバの接続 (マイコンからみたI/O)

• PWM (O) : 回転速度指令 ( PWMパルス )
• FR (O) : 回転方向指令 ( L=正転, H=反転 )
• FS (O) : モータ設定 ( L = 低速, H = 高速 )
• FG (I) : 回転数を示す※ (Duty=50%のパルス, オープンドレイン出力 )
• RD (I) : ロック保護を示す ( L = 正常, H = ロック保護, オープンドレイン出力 )

※ RPM = (FG[Hz]×60) / 極対数

モータドライバICの仕様

• 3相BLDCモータ 150度通電制御
• 電源電圧 5V～16V
• 出力電流 ～1.5A(連続), ～2.0A(ピーク)
• 5V LDO出力あり (出力電流 ～20mA)
• UVLO (低電圧誤動作防止機能)
• PWM入力 7～100 kHz
• PWMのVih = 2.7V, FRとFSのVih = 2.3V
• FGとRDはオープンドレイン
• 0.65mmピッチ 16ピン PowerPAD HTSSOPパッケージ
• PowerPadはGNDに接続

ファームウェアの概要

• code/MDK-ARM/ : ARM Keil MDKのプロジェクトファイル等
• code/UnitBLDC.ioc : STM32CubeMXでのコード生成の設定ファイル
• code/Core/Inc : ヘッダ類
• code/Core/Src/main.c : メインのソースファイル
  • pid_ctrl_pos_t : PID制御用構造体
  • main() : メイン関数
    • init_pid() : PID制御の初期化 → PIDInit()
    • speed_pid() : 速度のPID制御 → PIDCompute()
  • i2c1_receive_callback() : I2C受信コールバック
• code/Core/Src/pid_controller.c : PID制御のソースファイル
  • PIDInit() : PID制御の初期化
  • PIDCompute() : PID制御の計算
• code/Core/Src/flash.c : データFLASHメモリアクセス処理のソースファイル
• code/Core/Src/i2c_ex.c : I2C送信処理のソースファイル
• code/Core/Src/その他 : 自動生成されたソースファイル