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用瑞萨R8C2L单片机实现带PID控制120度方波无刷直流马达BLDC
                                                                            （立花商会深圳代表处--谢工0755-2519 5639）
最近，发现有很多客户有对（BLDC）无刷直流马达的需求，于是就想做个马达Demo板出来，供客户学习参考下。由于我们是瑞萨的一级代理商，近水楼台先得月，就从公司内部拿了R8C2L来实现带Hall的120度BLDC带PID控制。另外，现在电机马达这块，其实现在很多公司也都是用瑞萨的来做，有很多优势，当然这是题外话不说了。

功能如下：
1.LCD显示实际转速，显示非常稳定，误差个位数以内，基本<3以内
2.模拟电风扇分为3档：1档：1200R/Min， 2档：2000R/Min，3档：2700R/Min 
3.PID闭环控制，无论是负载还是电压变化，速度会自动修正到设定速度，反应速度快。
3.电机为直流无刷电机。DC24V，4000 RPM， MCU: R8C2L
先上图：

MCU设计分析：
1. 利用R8C2L内部有一个TRD的互补PWM输出来驱动马达，互补PWM有一个Dead Time死区时间设置，如果电机是采用上下桥双相调制，那就非常有用了。我这是采用双相调制，互补PWM驱动。

2.利用R8C2L内部还有个TRC捕捉中断，用来捕捉Hall的换相，Hall每变化一次，就会有一个中断进来，可以进来换相，同理还有内部计数用来读取实际速度，非常实用，这里赞一下。

原理图参考R8C25如下：

PID 控制
PI闭环控制：
开环：就是没有反馈，闭环就是有速度反馈信息。如下图 

一个基本闭环组成有：
1.反馈元素：Hall传感器及Timer RB反馈回速度信息
2.错误检测：AD-Pot设定速度及实际测量速度计算相差误差
3.增益放大：能通过增益Gate放大误差计算出电压及校正速度
总结：PI作用就是将速度误差转化为电流，能过调节PWM来控制马达电压及电流实现调速的目的。
Error = Wr * - Wr                                                                        //calculate the speed error
Current_Reference = P-Gain *Error;                                          //calculate our current reference
Current_Reference = Current_Reference + Current_Integral;   //add in the integral
Current_Integral = Current_Integral + (Error * I-Gain);               //accumulate the error as Integral

Voltage_PWM = Current_Reference * Motor_Impedance;          //Current to absolute motor voltage
Ratio = Voltage_PWM / Voltage_Bus;                                         //ratio of motor voltage to bus voltage
PWM_Counts = Ratio * PWM_MAX;                                            //finally actual PWM counts to load in timer 

我这里采用的是位置式PID，个人感觉位置式PID中若只用P调节反应快一点，增量式PID稳定点效果好一点，我取了前者，这个根据产品需要，需要自己多测试最佳点才行。
//=============================================================
// ----Function: LocPIDCalc()
// ------Syntax: unsigned int locPIDCalc(unsigned int NextPoint);
// -Description: Location Digital PID calculate
// -------Notes: Basic Location Digital PID
// --parameters: Next Point
// -----returns: Location controls parameter
//=============================================================
int LocPIDCalc(int NextPoint)
{
    register int  iError,dError;
 
 iError = sptr->SetPoint - NextPoint;       // 偏差

 sptr->SumError += iError;     // 积分
 dError = iError - sptr->LastError;    // 当前微分
 sptr->LastError = iError;  return(sptr->Proportion * iError            // 比例项
           + sptr->Integral * sptr->SumError  // 积分项
           + sptr->Derivative * dError);
}

做到这里，几个主要点已经介绍完了，详情还望大家多多交流一下，一起进步。
再发实图
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