1 序言
相信對雲台有興趣的小伙伴對STorM32 BGC這塊雲台控制板並不陌生，雖說這塊控制板的軟件已經不再開源，但是在GitHub上依舊可以找到兩三個版本的代碼，而硬件呢我們也可以從Olliw(BGC的作者)的個人網站上找到，我手頭上目前由於兩個版本的電路圖。而這兩個電路中的電機驅動電路所使用的控制芯片的型號均為TC4452DF N08，對於我們所購買到的驅動板，其上面所使用的控制芯片為DRV8313。Olliw的電路使用了9塊芯片，而使用DRV8313則只需要三片即可。如果想要自己設計主板的話要使用DRV8313就是一件比較麻煩的事情，因為沒有參考電路是無從下手的，並且網上也找不到任何相關的資料和教程。我在研究驅動電路期間也是歷經一番波折，終於是弄明白了這塊電路。
2 DRV8313芯片介紹
在介紹外圍電路之前，先說明一下DRV8313這塊芯片，這款芯片的生產廠家是TI(Texas Instruments)，TI的芯片有一個很突出的特點，那就是網上的資料少。
拿到一塊芯片想要知道它怎么使用，最好的辦法就是去官網找到它的芯片手冊。 -> DRV8313官方手冊
在這里我將其翻譯成中文，有需要的小伙伴可以去我自己搭建的論壇下載，下載前需要注冊一個論壇賬號，注冊完登陸即可下載。 -> DRV8313中文參考手冊
在參考手冊里可以獲取更詳細的信息，在此我就不再抄一遍了。
2.1 DRV8313外圍電路設計思路探究
我相信這一小節也是各位小伙伴最關心的一點了，到底外圍電路怎么設計才能有效的驅動電機旋轉？我們從官方手冊中找到推薦電路，如圖2.1-1所示。
Fig. 2.1-1 DRV8313參考外圍電路
拿到這個電路之后，有些關鍵的電路該圖也已經給出，其內部包含了三個半橋驅動電路，半橋里面有一個OCP，它是什么意思呢？它是指自動輸入補償的過流保護電路(我也是百度的)，說白了就是防止過流用的。一個橋臂由兩個MOS管組成，上橋臂接VM(VM是12V)，下橋臂接地(注意：這里一定要接地)，重點是左邊這個小白框(上面標記Predriver)里面的電路，可惜，該圖並沒有將它繪制出來。這塊邏輯電路的上邊有一個Charge Pump，這個叫做電荷泵，類似於一個微型變壓器，用來調壓用的(主要是降壓)，緊接着看左邊電路，有一個箭頭指向這個方框，上面標記VM，然后一個箭頭指出去，上面標記V3P3OUT，這是什么意思呢？其實也可以把這塊電路理解成一個降壓器，VM(12V)電壓輸入，輸出3.3V電壓。沒錯，芯片自帶3.3V電壓輸出，也就是說這款芯片只需要一個12V的直流電源輸出即可，它自身可以輸出3.3V電壓，無需外界在輸入電壓。那么這個3.3V電壓是做什么用的呢？我們接着往下看，下面有一個很長的長方形，這是低壓端(單片機所控制的)的控制邏輯電路，有三個低壓信號輸入端子，三個信號使能端子(高電平使能輸入，即該引腳為高電平時，對應的輸入端有效)，下面有一個RESET和SLEEP端子，分別是TI設計的重置和休眠引腳端口。低電平進入休眠模式，低電平復位輸入，即要使芯片正常工作，必須使這兩個引腳處於高電平狀態，這樣我們就回答了上面那個問題。3.3V電壓輸出可以接到這些引腳上，從而讓芯片能夠正常工作。
2.2 DRV8313外圍電路設計
弄清楚電路的設計思路之后，我們進入電路設計環節，逼逼這么多，這才是各位小伙伴最最關心的問題。首先，我們要知道的是這款芯片有三種封裝，下面我就HTSOP | 28(封裝名稱 | 引腳數目)封裝來說明這個電路設計。芯片端口標號如圖2.2-1所示。
Fig. 2.2-1 DRV8313 HTSOP | 28封裝端口標號示意圖
經過多次測試，我最終得到的電路設計圖。
那么這個電路設計的對不對了？鄧爺爺說：“實踐是檢驗真理的唯一標准”，做一塊板子測一下就知道對不對。於是乎我繼續瞎折騰，按照我設計的電路自己繪制了一塊板子，如圖2.2-2所示。
Fig. 2.2-2 Altium Desiner設計電路圖
趁着這幾天嘉里創做活動趕緊送去打樣，拿到板子后有迫不及待地拿起電烙鐵把元器件焊接上去測試。
Fig. 2.2-3 驅動電路實物實物圖
拿起我的最小系統，編寫了一段小測試程序，燒寫入開發板系統。
Fig. 2.2-4 實物連接圖
3 測試結果
拿起示波器，監測輸入輸出端口的電平信號，先監測IN1(信號輸入引腳1)和OUT1(信號輸出引腳1)的信號如圖3.1-1所示。
Fig. 3.1-1 端口輸入輸出波形圖
可以明顯看出OUT1信號是跟隨IN1信號，有所區別的是OUT2信號(黃色曲線信號)的峰峰值大約為24V，而IN1信號(藍色曲線信號)大約為4V。這說明輸出端信號有效放大了輸入端引腳的信號，這樣我們在用單片機控制信號輸出實際上就是用這個驅動芯片做一個電壓的放大。我們操作低壓端子就相當於在操作電機。然而實際上，我們將信號頻率閾值調小，其實這兩種信號是有時延的，我的示波器可以非常方便的做到這一點。
Fig. 3.1-2 輸入輸出時延數測量
可以大致算出輸入輸出延時為0.315us，黃色曲線表示高壓輸出端口信號，藍色曲線表示低壓輸入端口信號。
4 總結
1、基於DRV8313芯片設計的無刷電機控制電路實際上可以理解為一個電壓放大電路，很好理解，我們不可能用單片機的引腳直接去驅動電機，電機啟動所需要的電流是非常大了，而單片機的引腳是無法提供的。
2、DRV8313的功能非常齊全，它只需要一個12V直流電源即可工作，內部包含電荷泵，能夠輸出3.3V電源，供給它的其他引腳使用，非常方便，也就是它無需外接3.3V電源供電。
3、內部包含三個半橋電路，上橋臂接VM(12V電源)，下橋臂接GND，下橋臂可接下拉電阻(注意：這里一定要接地，我的第一次制板失敗原因就是這里沒有接地)，所以說把芯片手冊看懂是多么重要，至少可以說看懂芯片手冊能幫你省下好多錢呢！！！
4、無刷電機的控制還有很多很多的內容，這僅僅是萬里長征第一步。
2019.12.17 周二 於廈門