本系列介绍使用德州仪器（TI）公司 Insta-FOC 实现永磁同步电机（PMSM）的 FOC 控制，学习电机驱动控制技术。本系列面向小白，从零开始，循序渐进，但强调动手实践，在实践中掌握和理解电机控制。

DRV8301 驱动板 和 F28027F 控制板 提供了一个完整的电机驱动和控制评估平台，与 TI 公司的 InstaSPIN FOC配合使用，提供无传感器控制解决方案。

1. 本系列的资源需求

1.1 电机驱动控制概况

电机的驱动控制通常是通过 MCU 专用芯片和嵌入式软件实现的。控制算法是 PMSM 电机控制的核心。从早期的方波控制向正弦波（SPWM）控制、空间矢量控制（SVPWM）、无感FOC的不断发展，算法复杂度也随之提升，对控制芯片的计算量和计算速度的要求也越来越高。目前，无感FOC控制算法，能够最大程度上实现高效率、低振动、低噪音以及高响应速度等控制目标，逐渐成为PMSM电机驱动控制的主流算法。无感FOC算法复杂，调试参数较多，对算法设计要求很高。

在电机驱动控制芯片领域，长期由德州仪器（TI）、意法半导体（ST）、英飞凌（Infineon）、瑞萨（Renesas）、微芯（Microchip）等国际大厂主导，2015年后国内电机驱动控制芯片行业逐渐走向市场，如兆易创新、华大、中颖、峰绍、凌鸥等公司。国内电机驱动控制主控芯片大多采用ARM公司Cortex-M内核架构。

芯片公司针对电机驱动控制的应用，通常都提供了学习板和 Demo 方案，供工程师学习和参考设计。本系列介绍使用德州仪器（TI）公司 Insta-FOC 实现永磁同步电机（PMSM）的 FOC 控制，学习电机驱动控制技术

1.2 InstaSPIN-FOC 电机控制方案

德州仪器 (TI) 公司推出的 MotorWare 库是一套全面的软件和技术资源，可以轻松集成先进的电机控制技术，提供 InstaSPIN-FOC 和 InstaSPIN-MOTION 电机控制解决方案。

• InstaSPIN-FOC 技术可以为所有技能水平的设计人员提供强大的无传感器磁场定向电机控制技术，能自动识别、自动调节并完全控制各种三相电机。
• InstaSPIN-MOTION 基于 InstaSPIN-FOC 技术构建，用于提供可靠的移动控制，使您能够对移动进行加速、定位和规划。

MotorWare 结构包含了运行每个电机控制项目所需的所有代码。

• drivers - 外设驱动程序 API 代码。
• ide - CCStudio 使用的通用连接器文件
• modules - 电机控制使用的函数
• solutions - 包含 CCStudio 项目，这些项目用于运行基于电机示例套件的软件解决方案。

德州仪器 (TI) 的 TMS320F2802xF、TMS320F2806xF 和 TMS320F2805xF 都支持 InstaSPIN-FOC，可以实现有效的三相磁场定向电机控制 (FOC)。

1.3 资源需求

LAUNCHXL-F28027F 和 BOOSTXL-DRV8301，适用于采用 6-24V 和最大 10A 连续电流电机的 F28027F 上的 InstaSPIN-FOC！

• LAUNCHXL-F28027F 控制板
  LAUNCHXL-F28027F 基于 TMS320F28027F，集成了隔离式 XDS100v2 JTAG 仿真器。是一款价格低廉的评估平台，支持连接各种 BoosterPack。

• LAUNCHXL-F28069M 控制板（可以用于替换 LAUNCHXL-F28027）
  LAUNCHXL-F28069M 基于 TMS320F28069M，集成了隔离式 XDS100v2 JTAG 仿真器。是一款价格低廉的评估平台，支持连接两个 BoosterPack。LAUNCHXL-F28069M 比 LAUNCHXL-F28027F 控制板的价格高，但可以同时带两块电机驱动板。

• BOOSTXL-DRV8301 驱动板
  BOOSTXL-DRV8301 是基于 DRV8301 前置驱动器和 CSD18533Q5A NextFET 功率 MOSFET 的 10A 三相无刷直流驱动级。 适用于所有 LaunchPad XL，可以使用 MotorWare 支持 InstaSPIN-FOC 无传感控制解决方案。

• BOOSTXL-DRV8305 驱动板（可以用于替换 BOOSTXL-DRV8301 ）
  BOOSTXL-DRV8305EVM 是基于DRV8305预驱动器和 CSD18540Q5B NextFET 功率 MOSFET的 15A三相无刷直流驱动级。

总结：

• 经济型：LAUNCHXL-F28027F 和 BOOSTXL-DRV8301
• 升级款：LAUNCHXL-F28069M 和 2块 BOOSTXL-DRV8305
  当然，还需要一只三相永磁同步电机。DRV8301 驱动板的工作范围为 6~24V/10A，推荐使用 24A/1A 电机。

2. 软件安装

2.1 安装 CCS

Code Composer Studio 是适用于 TI 微控制器和处理器的集成开发环境 (IDE)。它包含一整套用于开发和调试嵌入式应用的工具。Code Composer Studio 可下载到 Windows®、Linux® 和 macOS® 桌面上。

Code Composer Studio 包含用于优化的 C/C++ 编译器、源代码编辑器、项目构建环境、调试器、性能分析器以及很多其他功能。

1、从【TI 官网：CCSTUDIO】下载 CCS 安装包。下载需要先注册 TI 用户。

CCSTUDIO — Code Composer Studio 集成式开发环境 (IDE)

2、运行 CCS 安装程序，如：ccs_setup_12.8.1.00005.exe。

安装路径可以任意选择，但路径必须是完全英文字符（不能包含中文字符）。
推荐安装在默认的 “C:\TI” 文件夹。

3、安装中提示选择开发所需的器件，可以根据需要选择，但选择的器件越多安装的内容也越多。本系列需要选择的器件是 C2000 32-bit Real-tine MCUs。

4、安装中提示选择仿真器的种类，相当于安装硬件驱动程序，可以根据需要选择。本系列需要选择的器件是 XDS200 Class Emulator Support。

2.2 安装 MotorWare

MotorWare 是用于为 F2802x、F2805x 和 F2806x 系列开发基于 InstaSPIN-FOC™ 和 InstaSPIN-MOTION™ 的应用的软件和文档包。

MotorWare 提供了很多个工程（PROJECT），示范了 InstaSPIN 解决方案的各种功能。例如：硬件验证、信号链验证、电机识别、硬件偏移校准、扭矩控制、速度控制、速度控制调优、定子电阻在线跟踪、磁场削弱、过调制、快速启动、振动补偿、霍尔启动、初始位置检测、惯性识别、先进的速度和位置控制器调优、运动曲线、运动时序控制和规划、双电机控制、有/无传感器电机控制，等等。

1、从【TI 官网：MOTORWARE】下载 MotorWare 安装包。

2、运行 MotorWare 安装程序，如：motorware_1_01_00_18_setup.exe。

安装路径可以任意选择，但路径必须是完全英文字符（不能包含中文字符）。推荐安装与 CCS 都在默认的 “C:\TI” 文件夹。

2.3 安装 ControlSUITE（可选）

controlSUITE 是一套全面的软件基础设施和软件工具集，是 C2000 MCU 的必备软件和开发工具。从特定于器件的驱动程序和支持软件到复杂系统应用中的完整系统示例，controlSUITETM 在每个开发和评估阶段都提供了程序库和示例。

1、从【TI 官网：ControlSUITE】下载 ControlSUITE 安装包。

2、运行 ControlSUITE 安装程序，如：controlSUITE3.4.9setup.exe 或 controlsuiteinstaller.exe。

安装路径可以任意选择，但路径必须是完全英文字符（不能包含中文字符）。推荐安装与 CCS 都在默认的 “C:\TI” 文件夹。

3. 硬件介绍

DRV8301 驱动板 和 F28027F 控制板 提供了一个完整的电机驱动和控制评估平台，与 TI 公司的 InstaSPIN FOC配合使用，提供无传感器控制解决方案。

3.1 LAUNCHXL-F28027F 控制板

LAUNCHXL-F28027F 控制板：C2000 Piccolo MCU F28027 LaunchPad™ 开发套件
器件型号： LAUNCHXL-F28027F
官网介绍：
https://www.ti.com.cn/tool/cn/LAUNCHXL-F28027?keyMatch=LAUNCHXL-F28027

主要特性：

• 具有 InstaSPIN-FOC 的 C2000 Piccolo F28027F MCU
• 利用内置隔离式 XDS100v2 JTAG 仿真器，可以通过 USB 进行实时系统内编程和调试
• CPU 重置按钮和可编程按钮
• Code Composer Studio 集成式开发环境 (IDE) v5 的免费无限制版
• 免费下载 MotorWare 及驱动程序、模块和可配合使用各种 BoosterPack 的 InstaSPIN-FOC 项目

3.2 DRV8301 BoosterPack 电机驱动板

DRV8301 BoosterPack 电机驱动板：具有 DRV8301 和 NexFET™ MOSFET 的电机驱动 BoosterPack
器件型号： BOOSTXL-DRV8301
官网介绍：
https://www.ti.com.cn/tool/cn/BOOSTXL-DRV8301?keyMatch=BOOSTXL-DRV8301

BOOSTXL-DRV8301 是基于 DRV8301 前置驱动器和 CSD18533Q5A NextFET 功率 MOSFET 的 10A 三相无刷直流驱动级。 该模块包含 3 个低侧电流感应放大器（2 个在 DRV8301 内部，1 个在 DRV8301 外部）。 该模块还包含一个 1.5A 降压转换器，针对短路、过热和击穿提供充分的防护，并且可通过 SPI 接口轻松配置。
此套件适用于所有 LaunchPad XL，您可以通过 LAUNCHXL-F28027F 获取主要软件支持，即使用 MotorWare 支持 InstaSPIN-FOC 无传感控制解决方案。

主要特性：

• 6V 到 24V 电源输入
• 支持最大峰值 14A 的 10A 连续电流输出
• 支持 InstaSPIN-FOC 无传感器控制解决方案的电压和电流反馈
• 采用超小型全套无刷直流驱动平台 (2.2” x 2.3”)
• 3 个低侧电流感应放大器，6 个功率 FET（小于 6.5mΩ）和 1.5A 降压转换器
• 驱动平台受到针对短路、过热、击穿和欠压的全面保护。

3.3 硬件连接

LaunchPad有两个独立的电源域，用于JTAG隔离。跳线JP1、JP2和JP3配置USB电源是否传递到目标设备。DRV8301 驱动板通过板载1.5-A降压降压转换器为 LaunchPad F28027F 控制板提供3.3V电源。TI 建议移除 LaunchPad 上连接3.3V仿真和控制器电源的跳线。

1、如下图所示，对于 F28027F 控制板，拆除 JP1、JP2 跳线帽，由驱动板提供 3.3V 电源。

2、对于 F28027F 控制板，将开关 S1 设置为 ON-ON-ON（向上），UART 开关 S4 设置为 OFF（向下）。

3、.如下图所示，将 DRV8301 驱动板 插入 F28027F 控制板。注意：接线端子插头应朝向USB连接器。

4、将三相 PMSM 电机连接到 DRV8301 驱动板的 3-pin 接线端子 J11。电机连接标记为 A、B、C，但可以以任何顺序连接。

5、将直流电源连接到 DRV8301 驱动板的 2-pin 接线端子 J2，注意电源正负极不要接反（正极接 PVDD，负极接 GND）。推荐使用 24V/10A 直流稳压电源。

6、打开连接到 DRV8301 驱动板的直流稳压电源。

7、启用控制算法并运行。

从下节开始，我们将连续介绍基于 LAUNCHXL-F28027F + BOOSTXL-DRV8301电机驱动和控制测试平台 的具体测试项目。