BLDC FOC控制還在哼哧哼哧的畫板子，寫代碼，調參數？本文找到了一個電機控制“神器”，硬件實現FOC，無需代碼。此刻開始，FOC變得更有意思咯——

電機控制算法有多磨人，幾位工程師朋友如是說：

如果你不是專業的電機算法工程師，而只是要做電機控制的應用的話，也許有更好的方法，不用死磕算法，1個芯片就能搞定。

1個電機控制器=

MCU+電機驅動器+門級驅動器+源管理器

這個硬件實現FOC，無需代碼的神器就是ADI最新推出的高度集成的單片柵極驅動器和電機控制器TMC9660。

FOC控制的目標是電機，算法最終會在硬件上實現，所以無需代碼的FOC控制，就意味著硬件要十分強大了。雖然尺寸僅有9mm x 9mm，64個引腳，但小巧的TMC9660內部“暗藏乾坤”——

? Motion Control Core (MCC) 運動控制

這是TMC9660最關鍵的部分，以硬件實現，具有高度的軟件可配置性：

1）硬件實現的磁場定向控制器/FOC，用于寬帶寬電流控制環路

2）硬件實現的位置、速度和扭矩控制器，可實現快速、精確的控制

3）8 點 Ramp 生成器，在硬件中實時進行 Ramp 計算，優化電機的運動

4）快速空間矢量脈寬調制（SVPWM）引擎（2kHz ...100kHz），時鐘頻率為120MHz

因此，TMC9660能夠支持最常用的電機類型的控制，包括三相永磁同步電機 （PMSM）/無刷直流 （BLDC）、兩相步進電機和有刷直流電機。

?嵌入式微控制器系統

TMC9660內部還嵌入了一個預編程的嵌入式微控制器系統，這是TMC9660不可或缺的部分，可以用做基本的電機控制以及外部通信等。

這部分里面包含一個以40MHz運行的32位RISC-V微處理器，帶SRAM（48KB）的存儲器、帶引導加載程序的OTP和只讀存儲器（ROM）、直接寄存器訪問和參數固件。此外，還有用于通信的SPI、UART和I2C接口，電機控制（包括MCC、智能門驅動器和測量單元/MU）和幾個定時器單元的外圍設備。

?Gate Driver驅動單元

門級驅動在電機控制系統中的重要性，想必很多小伙伴都知道。它是連接控制系統與功率半導體器件之間的重要橋梁，可以將控制電路發出的低電平控制信號轉化為能夠驅動大功率半導體器件所需的大電流或高壓信號，確保這些功率器件按照預定的開關時序準確無誤地工作。

TMC9660就集成了專為電機控制量身定制的70V專用智能門驅動電路，可以驅動多達四個外部NMOS+NMOS半橋。此外還有可配置的用于EMI緩解的斜率控制、用于防dV/dt誘導導通、過電流和柵極短路保護的智能定序器等等。

?PMU電源管理單元

TMC9660集成的電源管理單元老厲害了。

首先，它有很寬范圍的工作電壓，低至7.7V，高達70V的電源都可以工作。這樣，電機的電源電壓就可以給它供電，不再需要額外的電源芯片了。

其次，一個電機電源，TMC9660不僅可以自己用，還可以給外部負載供電，這得益于它內部集成的一個DC/DC轉換器（降壓）、一個電荷泵、兩個可配置的LDO，以及兩個為TMC9660內部供電的1.8V LDO。

從這些TMC9660內部構成來看，所以我說1片TMC9660，可以是電機驅動器，可以是MCU，可以是門級驅動器，可以是電源管理器。

TMC9660電機運動控制demo

全網首發評測

TMC9660真的不需要代碼，就可以進行FOC控制嗎？全球排名前列的電子元器件授權代理商WT文曄科技，與B站大V達爾聞合作，全網首測TMC9660電機運動控制demo。

這套demo由四個部分組成：

1）TMC9660-STEPPER-EVAL評估板

在評估板上，除了TMC9660和簡單的外圍電路之外，還有MOS橋部分，以及一些接口：

1個電機接口連接電機的UVW三相；2個編碼器和1個霍爾傳感器的接口，接受來自電機的反饋信號；1個UART和1個SPI接口，與外部進行通信

2）PC接口板：也就是Landungsbrücke接口板，板子上有一顆MCU，通過USBtype-C接口，可以連接電腦。這是模塊化評估系統之一，使用它，即使是沒有任何運動控制經驗的工程師也可以快速上手。

3）橋接板：也是連接器板，通過它，可以訪問PC接口板和相應評估板之間的所有信號。

4）電機：這里連接的是BLDC電機。

通過官方的PC接口板和橋接板，一根USB typc-C的數據線，一個電源，連上評估板，一切準備就緒了。

軟件IDE

配置FOC

在硬件上實現FOC控制，其實是原廠工程師已經在芯片底層做完了FOC算法，我們只需要在上層進行寄存器或者參數配置就可以了，其中參數模式更為簡單，就相當于直接買個成品的驅動器了。

TMC9660配置可以通過橋接板使用官方的TMCL-IDE進行調試，也可以使用USB轉UART的接口連接電腦，然后使用電腦自帶的PowerShare命令行調試。

好的配套軟件，可以幫助工程師快速的上手，TMCL-IDE就是功能十分強大的調試工具，所以為了展示它的強大，我們就通過PC接口板連接電腦，體驗TMC9660。

總結一下重點的配置步驟：

第一步：準備好硬件連接，以及在PC上安裝TMCL-IDE。

第二步：上電，在TMCL-IDE選擇板卡：TMC9660-stepper-BL，并將ioconfig配置文件upload到板子。配置文件包括TMC9660的SPI、UART通信接口設置，霍爾、編碼器接口與TMC9660的IO對應等信息。

第三步：開啟FOC配置

1）選擇連接的電機，BLDC，設置電機參數，最大電流3A。

2）配置CSA和ADC，并讓電機開環轉起來，紅色電壓，綠色反饋回來的電流一致，但電機動作有抖動。

3）電流環PI配置，可以直接點擊同步參數，以及推薦PI值，點擊測試，目標電流和實際電流，響應很及時，也沒有超調。

4）霍爾配置，讓實際反饋和控制落在同一象限，并進行測試，反饋的電壓、電流與目標值也是一致。

5）編碼器配置，讓實際和控制保持同一方向。然后設置基于編碼器的FOC控制，觸發方式選擇霍爾，這個時候測試電機，就沒有抖動，很平穩的運行。

6）速度環PI配置，直接可以點擊findcurrent，找到配置參數，然后再次測試，電機會自動正轉與反轉，并且電流和電壓的響應情況，可以看到與目標一致。

通過這幾步，就輕松的完成TMC9660的配置了，接下來就可以基于FOC控制了。

接下來，就可以調整PID參數，讓電機運動到最佳狀態。

TMCL-IDE還提供了參數設置與反饋數據，還有更直觀的曲線圖，包括速度上升或下降曲線，電流大小等。

一套流程走下來，大家發現沒，真是輕輕松松就可以配置好TMC9660的FOC控制了，全程不需要任何代碼。

當然，本次只是上手體驗了TMC9660最基本的控制，如果真的用在項目中，還是得好好研究一下。不過，即使遇到問題，也不用怕，WT文曄可以為大家提供支持，有需要可以通過郵件聯系我們。