MCSPTE1AK344开发套件快速入门

2.1 MCSPTE1AK344电机控制开发套件介绍

请逐一查看下方各示意图，以熟悉该套件各部件的组件。

Figure 1. S32K3xx_MC_EVB_001_LR

Figure 1. S32K3xx_MC_EVB_001_LR

2.2 S32K344评估板介绍

下图标注并标识了S32K344评估板的各组件。

Figure 2. S32K3X4EVB-Q172 Callouts

Figure 2. S32K3X4EVB-Q172 Callouts

2.3 DEVKIT-MOTORGD介绍

下图标注了DEVKIT-MOTORGD的各组件。

Figure 3. DEVKIT-MOTORGD Board

Figure 3. DEVKIT-MOTORGD Board

2.4 PMSM电机控制的接头/引脚排列

S32K344EVB通过I/O接头的内部引脚控制DEVKIT-MOTORGD，这些引脚兼容Arduino。

下方为PMSM电机控制的引脚配置，可配置引脚以红色标示。

Figure 4. PMSM Pinout

Figure 4. PMSM Pinout

2.5 BLDC电机控制的接头/引脚排列

S32K344EVB通过I/O接头的内部引脚控制DEVKIT-MOTORGD，这些引脚兼容Arduino。

下方为BLDC电机控制的引脚配置，可配置引脚以红色标示。

Figure 5. BLDC Pinout

Figure 5. BLDC Pinout

要获取本开发套件的软件，需要使用账号登录NXP.com。

3.1 从汽车软件包管理器中选取软件包

首先，打开“汽车软件包管理器”，在“通用MCU”下选择“S32K3”。

Figure 6. Package Manager S32K3

Figure 6. Package Manager S32K3

展开“FRDM Automotive板安装包”捆绑包，勾选“S32 Design Studio”、“实时驱动程序”和“FreeMASTER”软件(其他软件包为可选)。

Figure 7. Package Manager FRDM-A Bundle

Figure 7. Package Manager FRDM-A Bundle

点击页面底部的“生成捆绑包安装程序”按钮。

接下来，需要接受出口管制和软件许可协议。阅读各条款，并滚动至页面底部，然后接受条款。接受条款后，关闭向导，继续安装。安装程序和安装程序用户手册将在片刻后自动开始下载。

注：由于恩智浦Multi Installer出现后仅在限定时间段内有效，因此请即刻着手安装。

Figure 9. MultiInstaller

Figure 9. MultiInstaller

为简化FRDM Automotive板安装软件捆绑包的安装过程，安装和配置已实现自动化。

Figure 10. MultiInstaller

Figure 10. MultiInstaller

3.2 添加GNU GCC Toolchain V10.2

由于最新版本的S32 Design Studio仅包含GCC工具链V11.4，需要安装与实时驱动程序(RTD)兼容的版本10.2。

在S32 Design Studio中，从顶部菜单进入Help > S32DS Extensions and Updates(帮助->S32DS扩展和更新)。在“S32DS扩展和更新”对话框中，安装GCC工具链V10.2。

Figure 11. GCC 10.2

Figure 11. GCC 10.2

注：可选软件可以从S32K3标准软件包或S32K3参考软件包下载。

要获取可选软件，进入S32 Design Studio，从顶部菜单选择Help > S32DS Extensions and Updates(帮助->S32DS扩展和更新)。在“S32DS扩展和更新”对话框中，点击“添加更新站点”。

或者，也可以将下载的更新站点文件拖放到“S32DS扩展和更新”对话框中。系统将自动选择并安装所添加的软件包。

Figure 12. Add Update Sites

Figure 12. Add Update Sites

3.3 获取FreeMASTER实时调试应用工具

下载并安装FreeMASTER应用工具，以进行实时调试。

注：对于FreeMASTER设置，可以选择跳过Lite服务的安装，该服务需要激活码。

Figure 13. FreeMASTER Installer Lite

Figure 13. FreeMASTER Installer Lite

3.4 获取汽车数学和电机控制库(AMMCLib)套件

下载并安装AMMCLib for S32K3xx。

注：需要V1.1.44及以上版本。

Figure 14. Download AMMCLib

Figure 14. Download AMMCLib

Figure 15. AMMCLib Installer

Figure 15. AMMCLib Installer

注：为便于修改路径，请将汽车数学和电机控制库(AMMCLib)安装在默认路径位置。

3.5 下载开发套件应用软件

下载并安装MCSTE1AK344电机控制应用软件包。

Figure 16. MCSPTE1AK344_SW Install

Figure 16. MCSPTE1AK344_SW Install

注：系统将提示您下载最新版本的AMMCLib。安装程序将测试所需的最低版本。

Figure 17. AMMCLib Install

Figure 17. AMMCLib Install

3.6 Elektrobit Tresos Studio与独立RTD (对于AUTOSAR示例为可选步骤)

1. 下载并安装S32K3标准软件包的Elektrobit Tresos Studio/AUTOSAR®配置工具。

Figure 18. EB Tresos installer



Figure 18. EB Tresos installer


2. 下载并安装S32K3标准软件包中Cortex-M的S32K3实时驱动程序的.exe文件。

Figure 19. RTD Installer



Figure 19. RTD Installer



为节省配置时间，请在出现提示时选择EB Tresos安装目录。

如果在EB Tresos之前已安装了RTD，则在C:\EB\tresos\links文件夹中创建一个“SW32K3_S32M27x_RTD_R23-11_7.0.0_QLP03.link”文件，内容为“path=C:/NXP/SW32K3_S32M27x_RTD_R23-11_7.0.0_QLP03”。

Figure 20. RTD Link



Figure 20. RTD Link

本节将引导您完成连接建立流程。

4.1 查看MCSPTE1AK344开发套件中的默认跳线位置

请参考下方图表进行开发套件跳线的设置。

Figure 21. Default Jumpers

Figure 21. Default Jumpers

Figure 22. Default Jumpers

Figure 22. Default Jumpers

4.2 在DEVKIT-MOTORGD评估板上设置跳线

请参考下方图表进行评估板跳线的设置。

将DEVKIT-MOTORGD跳线J9、J10和J11放置在1-2位置(适用于PMSM应用)或2-3位置(适用于BLDC应用)。跳线J8对5V霍尔传感器保持开路。

Figure 23. J9-11 PMSM

Figure 23. J9-11 PMSM

Figure 24. J9-11 BLDC

Figure 24. J9-11 BLDC

确保过流比较器的电位计设置在适当位置(约8–10A位置，中间稍微偏左)。

Figure 25. Overcurrent Potentiometer

Figure 25. Overcurrent Potentiometer

4.3 连接电机

确保电机相线按从A相到C相的以下顺序排列：

A：黄线

B：绿线

C：蓝线

Figure 26. Motor Phases

Figure 26. Motor Phases

4.4 连接电源

将SW1切换到OFF位置(最左边)。

Figure 27. OFF

Figure 27. OFF

连接12V电源适配器。

Figure 28. Plug Power

Figure 28. Plug Power

将SW1切换到ON位置(最右边)。

Figure 29. ON

Figure 29. ON

当EVB上电时，稳压器旁的4个橙色LED指示存在12V、5V、3.3V和1.5V电源电压。

注：此上电顺序可确保FS26系统基础芯片(SBC)在看门狗禁用状态下启动。

4.5 连接调试接口

将micro-USB线连接到J40连接器，通过板载S32K3调试器进行调试。

Figure 30. USB cable

Figure 30. USB cable

注：部分USB集线器可能在连接过程中引起问题，因此建议将USB直接连接至计算机。

立即试用MCSTE1AK344电机控制套件。

5.1 选择应用和MCU编程

从以下安装目录中选择适当的PMSM或BLDC电机控制应用：NXP\MC_DevKits\MCSPTE1AK344\sw

在S32 Design Studio IDE for S32 Platform中导入已安装的应用软件项目。

1. 启动S32DS for S32 Platform
2. 转到File > Import(文件→导入)，然后选择General > Existing Projects into Workspace(常规>现有项目到工作区)

Figure 31. Import Project



Figure 31. Import Project


3. 找到已安装应用目录：NXP\MC_DevKits\MCSPTE1AK344\sw并选择适当的项目，然后点击OK (确定)。接着，点击Finish (完成)。

注：勾选该选项框，选择“Copy projects into workspace”(将项目复制到工作区)。

Figure 32. MCSPTE1AK344 Projects

Figure 32. MCSPTE1AK344 Projects

Figure 33. SW Project Nomenclature

Figure 33. SW Project Nomenclature

5.2 使用配置工具

如果选择了带有底层驱动程序的项目(项目名称中包含ll)，请按以下步骤操作：

1. 在S32 Design Studio中展开已导入的项目文件夹，例如MCSPTE1AK344_PMSM_FOC_2Sh_ll。然后，双击对应的*.mex文件，在配置工具中打开项目配置。

Figure 34. MEX file



Figure 34. MEX file


2. 确认已正确配置项目后，点击“Update Code”（更新代码）按钮，以生成配置文件。

Figure 35. Update Code



Figure 35. Update Code

如果选择带有AUTOSAR驱动程序的项目(项目名称中包含as_tr)，则S32DS项目包含带有EB tresos配置的Tresos文件夹。请按以下步骤操作。

1. 打开EB tresos Studio，导入相应的子文件夹。

注：取消勾选“Copy projects into workspace”(将项目复制到工作区)选项框。

Figure 36. Import Tresos Project



Figure 36. Import Tresos Project


2. 在EB tresos Studio中，双击ECU(CORTEXM、S32K3XX)，并生成项目(菜单>项目>生成项目)

5.3 上传软件并进行调试

要上传软件并进行调试，请按以下步骤操作：

1. 在S32DS中，返回到C/C++视图。

Figure 37. C_Cpp perspective



Figure 37. C_Cpp perspective


2. 转到“Debug Configuration”(调试配置)菜单，选择预定义的调试配置，可构建软件并将其上传到MCU。

Figure 38. Debug Menu



Figure 38. Debug Menu



Figure 39. Debug Configuration



Figure 39. Debug Configuration


3. S32DS将切换到“调试”视图。点击“Resume”(继续)或按F8，运行代码。点击"Disconnect"(“断开连接”)，避免S32 Design Studio调试器和FreeMASTER工具之间出现干扰。

Figure 40. Let Code Run

Figure 40. Let Code Run

Figure 41. Disconnect

Figure 41. Disconnect

5.4 设置调试工具

启动FreeMASTER应用，以设置调试工具。要打开FreeMASTER项目，请选择“文件”>“打开项目”，然后在所选项目目录中浏览至FreeMASTER_control文件夹，并打开*.pmpx文件。

注：也可以直接双击S32DS项目文件夹来启动它。

Figure 42. FM project

Figure 42. FM project

在FreeMASTER工具栏中，点击Go(或按下Ctrl+G)，启用通信。当状态栏底部显示以下内容时，表示通信已成功激活：

RS-232; port=COMn; speed = 115200

Figure 43. FM Start

Figure 43. FM Start

应用设置(可选步骤)

如果您在修改过的或自定义硬件上运行MCSPTE1AK344软件，可能需要编辑硬件量程和故障触发条件。在电机控制应用调优(MCAT)工具中，打开“应用设置”页面，并在左侧编辑值。

Figure 44. Application Setup

Figure 44. Application Setup

完成后，点击“保存配置”，生成静态配置文件。可在“输出文件”页面查看文件内容。

接下来，重复“上传软件并进行调试”小节所述的步骤，构建项目并将代码上传至MCU。

电机参数化和控制环路自动调优(可选步骤)

当电机发生更改时，可以使用MCAT 2.0新增的电机参数化和控制环路自动调优功能。

在“电机参数”页面中，输入无法自动检测的4个基本电机参数：

• 极对数
• 额定电流
• 额定转速
• 最大转速

点击“更新目标”，启动电机参数估算和自动控制环路调优。参数通常在不到一分钟内自动完成更新。

Figure 45. Auto Param

Figure 45. Auto Param

注：有关自动电机参数化和控制环路自动调优的更多信息，请阅读MCSPTE1AK344\doc文件夹中的AN15061应用笔记。默认路径：

c:\NXP\MC_DevKits\MCSPTE1AK344\doc\ApplicationNotes\AN15061 MCAT 2.0 - Motor Control Application Tuning Tool for PMSM FOC.pdf

运行电机

打开“速度环”页面，然后使用“速度控制”选项卡设置所需转速，并启动电机驱动器。

Figure 46. FM App Control

Figure 46. FM App Control

在项目树中选择一个预定义的范围或记录器，以实时监控应用程序变量。

对于运行时调试，可根据需要创建或修改范围和记录器。

Figure 47. Speed

Figure 47. Speed

检查待处理故障

如果存在待处理故障且红色LED指示故障状态，请点击“MCAT控制”选项卡上的“清除”。也可以同时按下板上的SW5和SW6。

Figure 48. Fault

Figure 48. Fault

启动应用

在控制栏上点击“On/Off”，或按下板上的SW5或SW6键，可使转子顺时针或逆时针方向旋转。蓝色LED指示运行状态。

设置速度

在控制栏中修改“所需转速”字段，或在“变量监视”窗口中更改“所需转速”值。也可以通过按下板上的SW5或SW6键来控制转速。

Figure 49. Speed Required

Figure 49. Speed Required

停止应用

要停止电机，可点击“MCAT控制”页面上的On/Off、清除On/Off变量，或长按S32K344EVB板上的SW5和SW6。绿色LED指示就绪状态。

注：有关MCAT工具的更多信息，请参阅MCSPTE1AK344\doc文件夹中的AN15061应用笔记。默认路径：c:\NXP\MC_DevKits\MCSPTE1AK344\doc\ApplicationNotes\AN15061 MCAT 2.0 - Motor Control Application Tuning Tool for PMSM FOC.pdf

板信息

• S32K3X4EVB-T172评估板设计文件
• S32K3X4EVB-Q172评估板硬件用户手册
• DEVKIT-MOTORGD布板文件
• S32K3通用MCU——硬件设计包
• DEVKIT-MOTORGD板——REV B2原理图
• DEVKIT-MOTORGD布板文件
• DEVKIT-MOTORGD BOM文件

芯片信息

• AN13767：采用RTD低级API的S32K344三相无传感器PMSM电机控制套件应用笔记
• AN13884：采用RTD AUTOSAR® API的S32K344三相无传感器PMSM电机控制套件
• AN13902：采用MBDT模块的S32K344三相无传感器PMSM电机控制套件
• AN12881：采用FreeRTOS的电机控制

芯片文档

• 基于S32K3 MCU的电机控制解决方案手册
• 基于Arm Cortex-M7的S32K3汽车MCU：手册
• S32K3xx MCU系列——参考手册
• 掩模0P55A/1P55A的掩模集勘误表——勘误表
• MC33GD3000，三相场效应晶体管预驱动器——数据手册
• FS26：安全系统基础芯片，低功耗，满足ASIL D/ASIL B安全等级——产品简介

软件

• MCSPTE1AK344开发套件应用软件
• S32K3标准软件包
• S32K3参考软件包
• S32 Design Studio IDE
• 实时驱动程序(RTD)
• S32K功率估算工具(PET)
• 基于模型的设计工具箱(MBDT)
• 结构内核自检(SCST)库
• FreeMASTER运行时调试工具
• 平台间通信框架(IPCF)
• 汽车数学和电机控制库(AMMCLib)
• S32安全软件框架(SAF)和安全外设驱动程序(SPD)

培训

• S32K3xx汽车MCU系列综述及其软件提供的功能
• 面向电机控制算法开发的基于模型的设计(MBDT)环境

论坛

在恩智浦的一个技术社区网站上，与其他工程师交流，获取如何使用MCSPTE1AK344进行产品设计的专业建议。

• S32K
• S32 Design Studio
• 基于模型的设计工具箱(MBDT)
• FreeMASTER
• S32K3电机控制软件示例
• S32K344——具有双路分流电流测量功能的FOC
• S32K344——具有单路分流电流测量功能的FOC
• S32K344——集成FreeRTOS的FOC
• S32K344——6步换向控制