自二十世纪九十年代以来，人类更加关注环境保护，节约能源以及国民经济的可持续发展。随着现代微电子技术、电力电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术、微型计算机披术及人工智能技术等高新技术的发展，以机械为主体的工业、民用产品不断采用高新技术，并向自动化和智能化方向发展。相应对电动机的要求从过去简单的启动控制、提供动力，发展到要求对转速、位置、转矩等精确控制，以使驱动机械运动达到预定的技术性能，从而促进了电动机与电子产品紧密结合的机电一体化产品的发展，而永磁直流无刷电动机就是这样典型的产品之一。

无刷直流电动机(Brushless DC Motor，以下简称BLDCM)是近年来随着微处理器技术、新型电力电子器件、新型控制理论的发展，以及低成本、高磁能积的永磁材料的出现而发展起来的一种新型直流电动机。无刷直流电机是集交流电机和直流电机优点于一体的机电一体化产品，它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机运行效率商、调速性能好的特点．同时无励磁损耗。无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子上安装永久磁钢，电枢绕组一般采用多相形式，经逆变器接到直流电源，定子采用电子换向代替有刷电机的电刷和机械换向器，各相绕组逐次通电，在气隙中产生跳跃式的旋转磁场，与转子磁极主磁场相互作用，产生电磁转矩．使电动机连续运转。

无刷直流电动机的诸多优点，使它在国民经济各部门、军工行业、航天、家用电器等方面都得到了广泛应用。直流无刷电动机本身涉及到了多方面传统的机电技术，也包含着许多新技术，而且目前还在不断地有新技术融入其中。随着新型大功率器件的发展、永磁材料性能的改善、交割的降低、控制技术的应用，直流无刷电动机必将得到更大的发展。本文针对直流无刷电机的特点，着重讨论定子绕组是三相绕组的直流无刷电机。

本设计的MCU选择的是峰岹科技公司的FU6818。FU6818是一款集成 8051 内核和电机控制引擎(ME)的电机驱动专用芯片， 8051 内核处理常规事务，ME 处理电机实时事务，双核协同工作实现各种高性能电机控制。其中 8051 内核大部分指令周期为1T或2T，芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、 Pre-driver(FU6811 除外)、 高速ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多种 TIMER、PWM 等功能，内置高压 LDO，适用于 BLDC/PMSM 电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC驱动控制。该款MCU芯片主要通过硬件电路的输入输出端口、UART接口实现与外界信息交换，内部集成的电机控制引擎（ME）和外部由MOSFET搭建的驱动电路实现电机的低速运行平稳切换到由FOC模块控制的高度运行状态。

本课题的要求是采用FU6818单片机，实现对直流无刷电机的低速启动，再平稳切换到由FOC控制的高速运转状态。再通过该款单片机的串口通信使多个系统的协同工作，实现一个大质量的窗户的开关过程。

本课题的设计思路是当单片机接收到外部系统的有效控制信号后，系统各个模块初始化，单片机从EEPROM读取该系统的配置参数。根据控制信号的指令，电机驱动模块利用”反电势法”进行无感无刷直流电机的初始位置定位，然后进行电机驱动。当电机从低速运行到较高速时，切换到FOC控制器控制电机高速运转。MCU就不必花费较多的资源和时间控制电机，只需调节FOC的控制参数即可控制电机运转，着重处理系统各种工作状态和异常情况、其他子系统的通信以便保证系统平稳安全运行。本课题着重研究直流无刷电机的FOC驱动以及多机通信。

参考文献：

[1] 谭建成.永磁无刷直流电机技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 邱国平.永磁直流无刷电机实用设计及应用技术[M].上海：上海科学技术出版社，2015.[3] 夏长亮.无刷直流电机控制系统[M].北京：科学出版社，2009.

[4] 苏绍禹.永磁电动机机理、设计及应用[M].北京：机械工业出版社，2016.