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第1部分 STM8S系列单片机应用基础3

第1章 STM8单片机概述3

1.1 STM8S系列3

1.1.1 STM8S主要特点3

1.1.2 STM8S主要应用4

1.2 STM8L系列5

1.2.1 STM8L主要特点5

1.2.2 STM8L主要应用7

1.3 STM8A系列7

1.3.1 STM8A主要特点7

1.3.2 STM8A主要应用8

1.4 STM8芯片选型8

1.4.1 芯片选型表8

1.4.2 STM8单片机网站9

第2章 STM8单片机开发环境12

2.1 STM8集成开发环境简介12

2.1.1 STTOOLSET12

2.1.2 COSMIC13

2.1.3 IAR15

2.2 STM8开发工具16

2.3 STM8程序设计17

2.3.1 STVD汇编语言程序设计18

2.3.2 COSMICC语言程序设计26

2.3.3 COSMICC语言相关说明29

2.3.4 IARC语言程序设计36

2.4 STM8烧录47

2.4.1 使用STVD烧录47

2.4.2 使用STVP烧录49

2.5 STM8S固件库52

2.5.1 固件库简介52

2.5.2 压缩包描述54

2.5.3 文档和库规范54

2.5.4 使用举例58

第3章 STM8S硬件基础及实验例程62

3.1 STM8S产品概述62

3.1.1 模块框图及功能外设63

3.1.2 中央处理单元66

3.1.3 FLASH程序存储器和数据EEPROM67

3.1.4 单线接口模块和调试模块68

3.1.5 中断控制器69

3.1.6 选项字节76

3.2 STM8S硬件基础78

3.2.1 STM8S最小系统78

3.2.2 电源电路81

3.2.3 GPIO接口电路81

3.2.4 ADC接口电路81

3.2.5 串行接口电路82

3.2.6 STM8系统可靠性设计要点83

3.3 时钟配置86

3.3.1 STM8S时钟树86

3.3.2 时钟配置实现89

3.4 GPIO应用实验94

3.4.1 实验要求94

3.4.2 GPIO内部结构94

3.4.3 相关寄存器配置96

3.4.4 参考程序99

3.5 模/数转换器应用实验101

3.5.1 实验要求101

3.5.2 ADC方块图101

3.5.3 ADC功能描述104

3.5.4 相关寄存器配置108

3.5.5 参考程序114

3.6 定时器应用实验116

3.6.1 实验要求116

3.6.2 定时器概述116

3.6.3 TIM1时基单元118

3.6.4 相关寄存器配置126

3.6.5 参考程序135

3.7 串行接口应用实验137

3.7.1 实验要求137

3.7.2 UART框图137

3.7.3 相关寄存器配置146

3.7.4 参考程序153

3.8 数据EEPROM存储器应用实验155

3.8.1 实验要求155

3.8.2 存储器组织结构156

3.8.3 EEPROM编程模式158

3.8.4 参考程序160

第2部分 无刷直流电机理论基础165

第4章 无刷直流电机概述165

4.1 常用电机分类及结构特点165

4.1.1 异步电动机165

4.1.2 直流电机167

4.1.3 步进电机171

4.1.4 无刷直流电机172

4.2 无刷直流电机的工作原理174

4.2.1 三个基本定则174

4.2.2 换相原理177

4.2.3 工作原理178

4.3 无刷直流电机转子位置传感器180

4.3.1 霍尔传感器181

4.3.2 光电编码器182

4.4 无位置传感器的转子位置检测技术184

4.4.1 反电动势法185

4.4.2 其他检测方法187

4.5 无刷直流电机的数学模型188

4.6 无刷直流电机的运行特性188

4.6.1 启动特性189

4.6.2 工作特性190

4.6.3 机械特性190

4.6.4 调速特性191

4.6.5 转矩转速特性191

4.7 无刷直流电机应用192

4.7.1 选择合适的电机参数192

4.7.2 典型的BLDC电机应用193

第5章 无刷直流电机控制技术195

5.1 无刷直流电机换相控制195

5.1.1 六步梯形换相195

5.1.2 BLDC换相电路197

5.1.3 有感BLDC换相控制逻辑197

5.2 无刷直流电机调压调速策略201

5.2.1 晶闸管移相调压201

5.2.2 DC/DC变换器调压202

5.2.3 PWM换相调压202

5.3 无感BLDC的转子位置检测205

5.3.1 无感BLDC换相205

5.3.2 传统反电动势法206

5.3.3 全数字反电势法208

5.4 无感BLDC的“三段式”启动211

5.5 PID控制原理212

5.5.1 模拟PID控制原理213

5.5.2 位置式PID算法214

5.5.3 增量式PID算法215

5.5.4 控制器参数整定216

5.5.5 参数调整规则探索218

5.6 无刷直流电机转速单闭环控制218

5.6.1 转速信号的采集和处理219

5.6.2 电机启动及转速调节策略219

5.7 无刷直流电机转速电流双闭环控制220

5.7.1 调节器参数工程设计方法221

5.7.2 BLDCM双闭环系统计算实例及Simulink仿真226

第3部分 基于STM8S的BLDG控制应用实例233

第6章 有感无刷直流电机控制实例233

6.1 方案设计233

6.1.1 系统功能233

6.1.2 整体框架设计233

6.2 定时器的应用234

6.2.1 高级定时器输出模式235

6.2.2 通用定时器输入模式251

6.3 I/O分配及选项字节配置260

6.3.1 I/O口功能分配261

6.3.2 选项字节配置261

6.4 硬件电路设计263

6.4.1 主控板电路原理及SCH设计263

6.4.2 功率板电路原理及SCH设计264

6.4.3 PCB设计及成品270

6.5 软件进阶设计实例272

6.5.1 输出PWM信号实验272

6.5.2 电机基本运转实验275

6.5.3 实现电机的启停和调速控制283

6.5.4 增加人机界面程序291

6.5.5 实现电流采集与保护293

6.5.6 实现电机的速度闭环运转300

第7章 无感无刷直流电机控制实例309

7.1 基本功能需求309

7.2 整体方案设计309

7.3 MCU功能概述309

7.3.1 MCU特性简介310

7.3.2 MCU内部功能框图311

7.3.3 MCU封装及引脚312

7.4 I/O分配及选项字节配置312

7.4.1 I/O分配313

7.4.2 选项字节配置314

7.5 硬件电路设计315

7.5.1 整机电路315

7.5.2 MCU系统电路318

7.5.3 电源及电压检测电路318

7.5.4 驱动与功率系统电路320

7.5.5 反电动势过零点检测电路323

7.5.6 电流检测与过流保护电路324

7.5.7 各种接口电路325

7.6 设计成品325

7.7 软件进阶实例327

7.7.1 电机延时运转327

7.7.2 电机霍尔换相运转332

7.7.3 反电动势换相340

7.7.4 三段式启动设计341

7.7.5 无感方式的电机基本运转342

7.7.6 电机开环调速及电流采集与保护348

7.8 无感BLDC电机监控系统358

7.8.1 监控系统功能设计358

7.8.2 上位机界面设计359

7.8.3 上下位机通信设计359

7.8.4 下位机编程思路362

7.8.5 参考例程363

7.8.6 功能测试363

第4部分 基于STM8MC-KITV1.0电机控制软件的BLDG应用367

第8章 STM8MC-KI TV1.0电机库运行原理367

8.1 STM8MC-KITV1.0简介367

8.1.1 STM8SMC-KITV1.0库概述367

8.1.2 STM8S系列单片机性能描述368

8.1.3 BLDC软件库V1.0功能368

8.2 STM8SBLDC控制入门369

8.2.1 BLDC电机原理入门369

8.2.2 转子速度测量370

8.2.3 换向延时和退磁时间371

8.2.4 BEMF过零点检测372

8.2.5 快速退磁374

8.2.6 指定延时曲线系数376

8.2.7 无感启动策略377

8.2.8 主动制动379

8.3 STM8MC-KIT V1.0人机接口379

8.3.1 用户界面结构379

8.3.2 欢迎帮助菜单380

8.3.3 主菜单中的目标速度和测量速度381

8.3.4 用户界面子菜单381

8.4 STM8MC-KIT V1.0固件入门385

8.4.1 应用状态机385

8.4.2 库结构386

8.4.3 低层控制389

8.4.4 高层控制396

8.5 定义BLDC软件库参数文件398

8.5.1 BLDC配置文件（MC_BLDC_conf.h）399

8.5.2 BLDC电机参数（MC_BLDC_Motor_Param.h）399

8.5.3 BLDC驱动控制参数（MC_BLDC_Drive_Param.h）399

8.5.4 HALL传感器参数（MC_hall_param.h）405

8.5.5 控制级参数（MC_ControlStage_param.h）406

8.5.6 功率级参数（MC_PowerStage_Param.h）407

8.5.7 单片机时钟定义（MC_stm8s_clk_param.h）410

8.5.8 单片机BLDC驱动参数（MC_stm8s_BLDC_param.h）410

8.5.9 端口引脚定义参数（MC_stm8s_port_param.h）412

8.5.1 0霍尔参数单片机接口（MC_stm8s_hall_param.h）413

8.6 库函数描述414

8.6.1 函数描述格式414

8.6.2 高层MC模块414

8.6.3 低层MC模块419

第9章 基于STM8MC-KIT平台的电机库运行实现421

9.1 开发平台简介421

9.2 I/O分配及选项字节配置423

9.2.1 I/O口功能分配423

9.2.2 选项字节配置425

9.3 主控板电路设计425

9.3.1 核心板电路设计426

9.3.2 底板电路设计427

9.3.3 显示接口设计433

9.4 功率板电路设计433

9.4.1 电机接口电路434

9.4.2 控制电源电路434

9.4.3 电压检测及反电动势处理电路435

9.4.4 驱动及功率电路436

9.4.5 电流检测与过流保护电路439

9.4.6 其他功能电路440

9.5 电机库软件实现441

9.5.1 电机库移植441

9.5.2 霍尔传感器控制442

9.5.3 无霍尔传感器控制442

9.5.4 PID运算控制442

9.5.5 运行演示442

9.5.6 STM8电机控制库配置软件442

第10章 电机控制系统开发调试经验谈444

10.1 安全注意事项444

10.1.1 确保人身安全444

10.1.2 安全措施446

10.2 可靠性设计经验概述447

10.2.1 自上而下、循序渐进的设计原则448

10.2.2 电路可靠性设计要点449

参考文献451