STM32-FOC（1）STM32 电机控制的软件开发环境
STM32-FOC（2）IHM03 电机控制套件的介绍

本系列从零开始，针对小白介绍使用 STM32 单片机实现 PMSM 电机的 FOC 控制，帮助读者快速上手电机控制。

本节我们首先介绍 STM32 电机控制的工作流，然后安装电机控制开发所需的软件环境。

• STM32CubeMX：STM32 图形化配置工具
• STM32CubeIDE：STM32 集成开发环境
• MCSDK：电机控制软件开发套件

已经完成软件开发环境安装和配置的同学，可以跳过本节。

1. STM32 电机控制的 工作流

STM32 电机控制 SDK 工作流：

1. 使用 MotorControl Workbench（MCSDK） 创建工程；
2. 在 STM32CubeMX 中生成代码；
3. 在 CubeIDE 或 Keil 中打开代码，进行调试、编译与下载；
4. 使用 MCSDK 可以实现对电机的在线调试、波形观测与状态监测。

2. STM32 图形化配置工具（STM32CubeMX）

STM32CubeMX 是ST公司推出的图形化配置工具，通过傻瓜化的操作便能实现相关配置，自动创建单片机工程及初始化代码。

STM32CubeMX工具可简化硬件和外设配置过程，而且用于开发的Nucleo板也拥有较高的性价比。同时也提供了丰富的部件供用户选择。

STM32CubeMX集成了HAL库和LL库，生成的代码也是基于这两个库。HAL库是ST标准库后推出的，设计采用高分层思想，当工程更改主控芯片后，所有函数几乎不需要任何更改。HAL库和LL库按外设模块设计，配置时可选择响应模块用不同的库。

STM32CubeMX 可以作为 eclipse 插件形式安装，也可以单独运行，需要安装JAVA运行环境。通过插件式安装，可以将STM32CubeMX 集成在一个IDE，使用十分方便。

下载和安装过程如下：

1. 下载 图形化配置工具（STM32CubeMX）安装程序。
   打开 ST 官网，用户登录，进入CubeMX 下载页面，选择所需的版本进行下载。
   官方下载地址：https://www.st.com.cn/content/st_com/zh/stm32cubemx.html

2. 双击运行下载的安装程序（例如：SetupSTM32CubeMX-6.12.1-Win.exe，需要 1.2G 空间），根据提示进行安装。
   注意安装路径中不要有中文。
   建议不要安装在系统盘中。

3. 安装完成后，打开 图形化配置工具（STM32CubeMX），主界面如下。分为：菜单栏、现有工程（Existing Projects）、新建工程（New Project） 和 软件管理（Manage software installations）。

• 菜单按钮，用于文件管理、切换视图和帮助等。
• 现有工程，用于加载近期的工程文件。
• 新建工程，用于创建新的工程文件。
• 软件管理，用于检查 STM32CubeMX 的更新机固件包的下载与安装。
  

使用 STM32CubmeMX 进行 STM32 程序设计，我们将另文介绍。

3. STM32 集成开发环境（STM32CubeIDE）

STM32CubeIDE是一体式多操作系统开发工具，是一种高级C/C++开发平台，具有STM32微控制器和微处理器的外设配置、代码生成、代码编译和调试功能。

STM32CubeIDE集成了STM32CubeMX的STM32配置与项目创建功能，以便提供一体化工具体验，并节省安装与开发时间。在通过所选板卡或示例选择一个空的STM32 MCU或MPU，或者预配置微控制器或微处理器之后，将创建项目并生成初始化代码。

STM32CubeIDE还具有标准和高级调试功能，其中包括CPU内核寄存器、存储器和外设寄存器以及实时变量查看、串行线传输监测器接口或故障分析器的视图。

3.1 下载和安装

1. 下载 STM32 集成开发环境（STM32CubeIDE）安装程序。
   打开 ST 官网，用户登录，进入 STM32CubeIDE 下载页面，选择所需的版本进行下载。
   官方下载地址：https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubeide.html

2. 双击运行下载的安装程序（例如：st-stm32cubeide_1.16.1_22882_20240916_0822_x86_64.exe），根据提示进行安装。
   注意安装路径中不要有中文。
   建议不要安装在系统盘中。

3. 安装完成后，打开 STM32 集成开发环境（STM32CubeIDE），主界面如下。

从上向下依次是 菜单按钮区、最近项目区和例程区。

• 菜单按钮区，由于创建新项目、加载已有项目或启动 ST电机参数测量工具。
• 最近项目区，用于加载近期的项目。
• 例程区，用于加载项目示例。

3.2 新建工程

首次双击打开软件，将自动进入工程路径配置界面，注意工程的保存路径不能带有中文字符。

新建工程的基本操作如下：

• 点击 Strat new STM32 project，进入工程主界面；
• 输入芯片型号，进行对应工程的配置；
• 设置工程名称和路径；
• 选择芯片固件包的版本；
• 选择下载器类型（推荐使用ST-LINK）；
• 安装固件支持包（需要登陆账号）；
  完成各项配置后，保存工程文件。

关于 STM32CubeIDE 的使用，将在后文详细介绍。

4. 电机控制软件开发套件（MCSDK）

STM32微控制器提供工业标准Arm® Cortex®-M内核的性能，可运行矢量控制控制或FOC模式，广泛应用于空调、家用电器、无人机、建筑和工业自动化、医疗和电动自行车等高性能驱动的应用领域。

4.1 下载和安装

1. 下载 电机控制软件开发套件（MCSDK）安装程序。
   打开 ST 官网，用户登录，进入MCSDK 下载页面，选择所需的版本进行下载。
   官方下载地址：https://www.st.com.cn/zh/embedded-software/x-cube-mcsdk.html

2. 双击运行下载的安装程序（例如：en.X-CUBE-MCSDK-FUL_6.3.1.exe，需要 1.2G 空间），根据提示进行安装。
   注意安装路径中不要有中文。
   建议不要安装在系统盘中。

3. 安装完成后，打开 电机控制软件开发套件（MCSDK），主界面如下。从上向下依次是 菜单按钮区、最近项目区和例程区。

• 菜单按钮区，由于创建新项目、加载已有项目或启动 ST电机参数测量工具。
• 最近项目区，用于加载近期的项目。
• 例程区，用于加载项目示例。
  

4.2 创建新项目

1. 创建新项目（以IHM03 电机控制套件为例）。

• 单击"New Project"按钮，弹出"New Project"对话框，在 “General Info” 菜单中进行设置：
  • 在 “Project name” 输入项目名称；
  • 在 “Num.Motors” 选择电机数量为 单电机 或 双电机；
  • 在 “Driving Algorithm” 选择驱动控制算法为 FOC 或 6-step；
  • 在 “Hardware Mode” 选择 Modular 模式；

• 进入 “Motors” 菜单，根据 IHM03 电机控制套件的配置，选择电机为 GimBal GBM2804H-100T；

• 进入 “Power board” 菜单，根据 IHM03 电机控制套件的配置，选择驱动板为 X-NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板；

• 进入 “Control board” 菜单，根据 IHM03 电机控制套件的配置，选择控制板为 NUCLEO-G431RB 控制板；

如果用户的配置有错误（无效），则会弹出一个对话框，通知用户这些选择不允许创建项目，并要求用户修改配置。

• 有效地完成项目配置后，点击窗口右下方 “>>OK” 按钮，就会自动生成一个电机控制项目，并显示项目视图如下。视图的内容取决于用户配置的电路板和电机的信息。

4.3 导入已有的项目

在 MCSDK 主视图中单击 LoadProject 按钮，出现一个系统对话框窗口，用户可以选择要加载的项目文件（.stwb6）。
加载的项目出现在 project 视图中，用户可以在其中对其进行细化或修改。

4.4 项目视图

项目视图由以下部分组成：

• 工具栏区域，用于控制应用程序导航、项目保存和生成；

• 硬件区域信息，当前项目的硬件信息显示在该区域。

  • MCU引脚使用和冲突
    鼠标移动到 MCU 型号的位置，会在窗口中显示所选MCU的信息：
    • 产品文件夹：单击将打开所选MCU的产品文件夹页面。
    • 引脚使用和冲突：控制MCU的引脚分配，并接收有关引脚冲突的反馈。
  • 控制板（主控板）
    鼠标移动到控制板型号的位置，会在窗口中显示所选控制板的信息：
    • 数据简介文件夹：单击将打开相关控制板的数据简介。
    • 产品文件夹：点击打开相关产品文件夹页面。
  • 电源板（驱动控制板）
    鼠标移动到驱动控制板型号的位置，会在窗口中显示所选驱动板的信息：
    • 数据简介文件夹：单击将打开相关控制板的数据简介。
    • 产品文件夹：点击打开相关产品文件夹页面。

• 项目步骤区域，显示需要配置参数的硬件，包括：电机，电源，PWM发生器和其它参数。

• 硬件配置详细信息区域，用于微调所选硬件功能，方便查看所有主要信息和保护。

4.5 生成项目

单击工具栏区域的 “Generate the project” 会生成用户应用程序项目文件。

弹出一个窗口，允许用户选择目标工具链、固件包版本、驱动器类型，并生成电机控制固件应用程序。

如果项目文件尚未保存，则会弹出一个信息窗口，指示此项目需要先保存才能生成。使用“Save&Generate ”按钮进行保存和生成。

至此，我们就完成了 STM32 电机控制的软件开发环境的安装和配置。在下节中，我们将介绍如何使用IHM03 电机控制套件。