电机ic411（tmeic电机）

如今，人工智能（AI）作为最前沿的技术之一，正在以前所未有的速度发展，市场关注度也不断上升。从Atlas人形机器人到Optimus，各种AI机器人的表现令人惊叹。不过，在所有的机器人项目中，电机驱动可以说是核心，也是一门高深的学问。

技术授权代理商Excelpoint邀请21IC高级工程师TopGun*评测ADI Trinamic无刷电机控制开发板，帮助您入门电机驱动。

*TopGun从事机器人领域，拥有7年研发经验。

关于ADI Trinamic

ADI Trinamic 是嵌入式电机和运动控制领域的技术领导者。拥有20多年的经验，被誉为半导体行业的神话。主要致力于运动控制产品（包括步进和直流无刷及伺服系统）的设计和开发。其主要产品包括芯片、模块和系统。该产品具有体积小、集成度高、性能强等主要特点，可谓电机领域的“体积”之王。 ADI Trinamic通过硬件实现传统的软件算法，可以大大减少生产和研发的工作量。例如，集成S曲线加减速算法可以大幅提升运动性能，集成FOC算法可以让无刷电机开发变得轻而易举，等等。

TMC4671 硬件剖析

?拆箱

当您收到套件时，外包装位于可回收纸箱中，侧面有套件信息。

包装做成抽屉式的，非常独特，而且环保。拉开包装后可以看到里面有减震泡沫，可以保护里面的板子。

将所有东西从包装中取出后，可以看到包裹着静电的主板和一条TYPE-C数据线。

打开每个静电包装后，就可以看到每块板子的真实内容。套件清单如下：

? 码头桥x 1

?TMC4671-EVAL x 1

?TMC6200-EVAL x 1

?电机控制x 2

?TYPE-C数据线1

?码头桥简介

Landungsbruecke主板的正面非常干净，很多部件都是NC的。背面没有任何组件，非常清爽。上面有关于该板的说明、网站和其他信息。

板上使用的主控是NXP的MK20DX系列（Freescale已被NXP收购）。 Landungsbruecke主板的主要功能是与TMCL-IDE上位机配合，让开发者快速配置开发板，快速配置和调试电机。

?TMC4671-EVAL介绍

板卡正面四周设计有排针、排针，方便用户扩展接口；左右排针主要用于官方板的扩展级联，包括数字霍尔、增量编码器接口、模拟编码器接口；后面主要是一些电容、电阻和缓冲器。板载芯片型号为TMC4671-LA，采用QFN76封装。不复杂的硬件可以大大提高生产的可靠性，降低维护难度。

ADI TMC4671 是一款完全集成的伺服控制器，可为BLDC/PMSM 和两相步进电机以及直流电机和音圈提供磁场定向控制(FOC)。所有控制功能均在硬件中实现。集成ADC、位置传感器接口和位置插补器为各种伺服应用提供全功能伺服控制器。

TMC4671 是该套件的核心。其硬件集成的电机控制算法和三环控制算法使得无需编写一行代码即可进行电机开发。只需配置几个寄存器即可轻松完成项目开发。

?TMC6200-EVAL介绍

TMC6200-EVAL 是一款高压门控制器主板。正面主芯片为TMC6200-TA，采用TQFP48封装。 6颗黑色芯片是英飞凌的mos管，型号BSC026N08NS5ATMA1，有6个采样电阻。配备电源端子和三相电机端子。板子背面也没有任何元件，只有关于板子的介绍；通讯接口为SPI，供电电压范围8~55V，最大峰值电流10A。

?电机控制简介

这里我就不多介绍了。这个板子比较简单。其主要功能是连接两块单板，进行单板级联。

套件级联后的效果如上图所示。这些套件通过电机控制连接板级联。

小测试，快速配置

工程师自己有一个带霍尔传感器的无刷电机，可以用来测试这个TMC4671套件。连接电源、电机三相线和霍尔接线，然后使用type-c线连接套件和电脑。

打开TMCL-IDE后可以看到Landungsbruecke主板已被识别，固件版本也可以正常获取为V3.08。

在右侧的配置面板中，您可以自行选择单板的型号，也可以点击“扫描”自动扫描单板。

选择TMC4671-EVAL板配置，点击“Wizard Pool”按钮进入配置向导，逐步配置TMC4671。

第一步是配置套件的功能。由于测试电机没有ABZ编码器，因此这些项目必须取消。

接下来，您需要进行常规配置。该套件的电源板是TMC6200-EVAL。电机类型为三相BLDC。电机极对数为8极，其他配置可默认。

继续配置开环参数，单击“Set defaults”按钮，拖动UD_EXT滑块，然后单击“Run”按钮。电机将开始缓慢旋转。左右箭头是控制旋转方向，快进键是电机点动。

下一页是配置ADC。只要在该页面能正常看到ADC正弦波形即可，主要看ADC采集是否正常。

接下来，对ADC 进行偏移校准。两款ADC软件均通过实时采样数据自动计算偏移值。只需单击“设置”按钮即可。

向下滚动页面，确保三相电压与ADC采集的数据曲线一致。否则，需要调整0x0A寄存器中的ADC选择配置，直到曲线基本重合。

接下来，配置霍尔传感器，按照向导使霍尔信号和电信号交叉。由于测试电子设备自带霍尔，因此不需要额外校准，可以直接使用。

配置霍尔传感器并进入测试步骤。首先单击“设置默认值并启动”按钮，输入目标电流并单击运行。观察电机能正常运行，说明霍尔接口配置正常。至此，配置向导基本完成，套件的初始配置已经完成。

电机性能测试

初始化向导完成后，您可以进一步调试套件。首先打开“选择器”配置电角输入源和速度反馈源位置反馈源。在这里，它们都设置为霍尔传感器作为反馈。

PID参数调节是电机控制的痛点。 TMC主机提供参数制定工具。选择“扭矩/磁通”并单击“开始”开始。电机电流环的参数将自动制定。制定的参数将自动同步到“PI控制”。

速度环的PI 参数使用相同的逻辑来制定。设置目标速度后，选择“Velecity”并单击“Start”对速度环进行参数化。

PID参数制定完成后，我们可以测试实际运行性能。首先，测试电流环路。设置目标电流后，可使用左右箭头按钮切换电机的运行方向。通过反转验证阶跃响应。您还可以微调PI参数以达到更理想的运行效果。

接下来我们测试一下速度环的性能。切换到速度模式，就像测试电流环一样，手动控制电机反转，测试响应性和跟随性。可以看到目标速度和实际反馈速度基本重合，说明跟随性非常好。

然后测试位置环，切换到位置环模式，设定目标位置，电机可以快速移动到目标位置并收敛于目标位置。测试电机位置环。通过手动扭转电机，电机将快速收敛到目标位置。然而，为了进一步提高位置环的性能，仅仅使用霍尔传感器是不够的。一般位置环应用通常需要增量编码器或绝对编码器。

总结

ADI Trinamic推出的TMC4671确实是电机控制领域的好消息。由于算法直接集成到芯片中，电机新手无需学习clarke、park、anti-clarke、anti-park等晦涩难懂的FOC控制理论知识，只需要配置简单的寄存器就可以快速上手开发电机，大大节省开发成本。我相信这将是未来的一大趋势，未来是可期的。