【ART-Pi】【FOC】无刷电机驱动器ODrive AP0.3 - 嘉立创EDA开源硬件平台

   # 写在前面 1、可以直接刷官方ODrive 3.6-24V固件，与官方OD 3.6使用方式无异 2、已测试大部分功能（打样前最好克隆一次工程，并且保留导出的gerber文件，方便检查硬件问题，导出gerber前最好做下DRC，有报错请自行修改或联系我修改） ### 导出gerber前最好做下DRC 3、针对成本和功能优化过的版本：[【FOC】无刷电机驱动器ODrive AP1.0-DRV8303版](https://oshwhub.com/Knight_Sin/abcd_copy_copy_copy_copy_copy) # 简介 本项目基于ODrive的V3.6硬件，为 ***ART-Pi*** 拓展板（也适用于 ***树莓派 Raspberry Pi*** ——只焊接P1拓展引脚），能实现两路无刷电机闭环控制，具有用于人机交互的屏幕和五向开关 交流群1：778255240 交流群2：851421965 交流群3：732557609 交流群4：957377627（我的群，希望准备打板子的小伙伴能加群，会及时通知修改状况——尤其是BUG） # Layout  # 项目说明 本项目以学习为目的，对ODriver的硬件进行了重构以契合ART-Pi，拟驱动对象为小功率无刷电机 ART-Pi通过串口配置并使用串口或方向/脉冲信号或PWM信号控制拓展板 相较于原项目，删除了功率耗散电阻电路但预留了拓展接口 增加了1.14' IPS屏幕和五向开关，可选择二者由ODrive使用还是ART-Pi使用 最初打算移植ODrive至ART-Pi，直接驱动，但受限于IO功能，退而求次 草草布线，继续优化中 （当前版本可直接刷官方固件实现基本功能，4月7日前做的板子有BUG，需要修改固件） 拓展板： [https://oshwhub.com/Knight_Sin/abcd_copy](https://oshwhub.com/Knight_Sin/abcd_copy) 编码器： [https://oshwhub.com/Knight_Sin/art-pi-2312s-bian-ma-qi](https://oshwhub.com/Knight_Sin/art-pi-2312s-bian-ma-qi) # 计划中的任务 1、接口测试 （1）外部接口 1） SPI编码器接口 2）CAN接口 3） PWM输入 √ 4） S/D输入 √ 4） 电压输入 （2）ART-Pi接口 1） UART接口 √ 2） PWM输入 √ 3） S/D输入 √ 4） 电压输入 2、LCD多级菜单 （1）FLSAH字库 （2）GUI设计 （3）多级菜单 # 修改记录 1、(2021年1月19日02点07分)Motor0的DRV8301的BUCK电路是多余的，将其改造为输出12V，为功率耗散电阻电路（VGS）供电  2、(2021年1月20日23点46分)整理了走线和丝印，引出了AVCC为刹车电阻电路温度采样电路供电，第一版PCB定稿，板子名称暂定ODrive AP，当前版本号0.1，全称ODrive AP试做一型 3、(2021年1月25日16点53分)将47uF/35V的钽电容换成1812封装的47uF/35V的MLCC 4、(2021年2月4日17点28分)调整了采样电阻部分的走线 5、(2021年2月6日22点12分)增加了硬件复位按钮 6、(2021年2月14日20点49分)尽量引出了剩余的IO；增加了一片W25Q32，意图将设置保存在W25Q32中 7、(2021年3月1日15点13分)确认了五向开关封装错误，已修正，如果已经打板，可以将五向开关底部大的定位柱削去然后旋转180°焊接 // 8、(2021年3月5日02点45分)将屏幕的CS/SDA/SCL连接至STM32F4xxVGT6的SPI5的位置（405没有SPI5，拟替换为412）(仔细考察了下，发现412和405引脚竟然不兼容，如若修改，牵涉范围过大，是否替换还需慎重考虑) 8、(2021年3月18日19点58分)将MCU复位引脚引出到ART-Pi接口，以满足ART-Pi强制复位驱动器的需求 9、(2021年3月19日01点57分)对接口进行了拆分，将原14P的座子拆成2个PWM或STEP/DIR或模拟信号输入接口、2个SPI接口（可接入SPI编码器）、一个UART接口，将CAN接口以XH2.54的插座形式引出而非原来的排针；大幅度修改了走线，目前只是连通，还需要进一步优化；调整了部分丝印（尚未完成）。（工作还在进行中，如果发现工程正在被编辑请暂时不要克隆，平时会切换回发布版本） 10、(2021年3月19日20点02分)第二版PCB定稿，当前版本号0.2 11、(2021年3月20日22点05分)为nFault、EN_GATE增加了测试点 12、(2021年4月5日00点50分)修复了一个BUG：axis1的DRV8301的SP2意外地联通到底层PGND铜皮 13、(2021年4月7日00点07分)修复了一个BUG：M1_SO1/M1_SO2连接顺序错误 14、(2021年4月8日20点15分)调整了IN0/IN1接口的顺序（PCB仅仅修改丝印），以符合使用习惯 15、(2021年4月13日20点44分)调整了IN0/IN1/CAN接口的引脚顺序，使之更符合使用习惯；修改IN0/IN1接口的电源为5V，此引脚通常应该不接，但若是使用单一电源供电，可以由此端口給控制板供电 16、(2021年4月29日18点29分)电流采样方式由单端采样修改为差分采样；增加3.3V/A3.3V/5.0V/12.0V测试点，并为所有测试点增添丝印；新增NRST复位引脚，连接到ART-Pi的PA15引脚，保留旧复位引脚连接，以兼容旧版程序；替换1117为RT9193-33；改变设计思想，以实用为主，新增部分接口说明说明丝印；提升版本号为 0.3 17、(2021年5月4日18点55分)修复一个bug，RT9193-33的EN脚有效电平错误，应为高电平使能 18、(2021年5月31日19点12分)DRV8303+TPS54160替换DRV8301，程序完全兼容，无需改动，新建一个工程将8301版本和8303版本分开  [https://oshwhub.com/Knight_Sin/abcd_copy_copy_copy_copy_copy](https://oshwhub.com/Knight_Sin/abcd_copy_copy_copy_copy_copy) 19、(2021年6月17日00点34分)去除部分IO引出，修改走线，持续精简优化中 # 调试记录 [https://blog.csdn.net/qq_17459305/article/details/115522151](https://blog.csdn.net/qq_17459305/article/details/115522151) # ODrive项目简介 ODrive是一个基于STM32的高性能FOC伺服驱动器，其可以同时驱动两个无刷电机，早期被大量使用与3D打印机或自制CNC电气系统的设计中，知名极客James Bruton使用其作为大部分自己制作机器人伺服驱动的核心单元，之前Stanford开源的8自由度四足机器人Doggo同样也采用了Odrive作为核心的驱动器。[1] 官网：[https://odriverobotics.com/](https://odriverobotics.com/) 固件：[https://github.com/odriverobotics/ODrive](https://github.com/odriverobotics/ODrive) 硬件：[https://github.com/madcowswe/ODriveHardware](https://github.com/madcowswe/ODriveHardware) 文档：[https://docs.odriverobotics.com/](https://docs.odriverobotics.com/)  # 参考文献 [1][高性能开源伺服器ODRIVE - 电机与控制 - CSDN](https://blog.csdn.net/sphinz1/article/details/110074043) # 优质资料推荐 ## CSDN博主：codenocold ### 应用篇 [ODrive应用 #1 ODrive入门指南 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103325808) [ODrive应用 #2 odrivetool入门指南 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365140) [ODrive应用 #3 odrive_gui入门指南 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/110071436#comments_14343939) [ODrive应用 #4 配置参数&指令 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365169) [ODrive应用 #5 输入接口 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365196) [ODrive应用 #6 编码器 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365184) [ODrive应用 #7 控制器&参数整定- codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365191) [ODrive应用 #8 平衡车轮毂电机和遥控器设置指南- codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365205) [ODrive应用 #8\(疑误\) 故障排除- codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103365219) ### 干货篇 [ODrive干货 #1 Windows下开发环境搭建 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/104256811) [ODrive干货 #2 Ubuntu下开发环境搭建 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/104279595) [ODrive干货 #3 ODriveTool 指令大全 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/104911692) [ODrive干货 #4 为什么无刷电机电流和电源电流不同 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/107171749) ### 实例篇 [ODrive实例 #1 电机配置实例\(4250-520KV + TLE5012B-E1000\) - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/104967023) [ODrive实例 #2 电机配置实例\(小米9号平衡车轮毂电机\) - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/111473004) ### 开发篇 [ODrive开发 #1 ODrive固件开发指南 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103366622) [ODrive开发 #2 配置Visual Studio Code开发环境 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103366670) [ODrive开发 #3 配置Eclipse开发环境 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103366701) ### 其他篇 [ODrive 通讯协议 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103366979) [ODrive ASCII格式协议 - codenocold - CSDN](https://blog.csdn.net/abf1234444/article/details/103367062) ## B站UP：唐老师讲电赛 [开源ODrive直流无刷电机BLDC控制系统，基于DRV8301与STM32F405的FOC伺服驱动器硬件介绍 - 唐老师讲电赛 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1eV41187sK) [基于DRV8302与STM32F405的开源VESC直流无刷电机BLDC控制系统,L6234与Arduino的SimpleFOC,ODriveFOC伺服驱动器 - 唐老师讲电赛 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1a5411n7ji) [基于DRV8323RH与STM32F446RET6的开源四足机器人FOC驱动电路 - 唐老师讲电赛 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1yv411x7DC) [完美驯服DRV8301 DRV8302 DRV8323芯片 - 唐老师讲电赛 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1ZX4y1N736) ## B站UP：灯哥开源 [【教程】灯哥教你入门Odrive无刷驱动器\(1\)-开发调试环境配置 - 灯哥开源 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV19K411M72V) [【教程】灯哥教你入门Odrive无刷驱动器\(2\)-电机、编码器参数配置和电机校准 - 灯哥开源 - bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV19v411W7hv) ## 知乎：稚晖 / B站UP：稚晖君 [【自制FOC驱动器】深入浅出讲解FOC算法与SVPWM技术 - 稚晖的文章 - 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/147659820) # 芯片数据手册 DRV8301数据手册：[http://www.ti.com/cn/lit/gpn/drv8301](http://www.ti.com/cn/lit/gpn/drv8301) TPS54160(DRV8301内置)数据手册：[http://www.ti.com/cn/lit/gpn/tps54160](http://www.ti.com/cn/lit/gpn/tps54160 "http://www.ti.com/cn/lit/gpn/tps54160") 五向开关数据手册：[https://item.szlcsc.com/471384.html](https://item.szlcsc.com/471384.html) 焊接式1.14吋IPS：[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5c8f2e8dijiLL5&id=586409078629&_u=l21l4csi9ba5](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.5c8f2e8dijiLL5&id=586409078629&_u=l21l4csi9ba5) # 额外推荐 这里推荐一下Mo大佬的板子 仿制ODrive双轴MINI FOC控制器，基于DRV8301，外形小巧，造型美观，已打样测试，源文件见附件