4. ADC采样与标定：让电机“看见”电流
做FOC控制，说白了就是跟电流打交道。你算法写得再漂亮，ADC采回来的数据是错的，那一切都是白搭。我刚开始做电机驱动时，就吃过这个亏——电流波形看着挺漂亮，电机一转起来就抖得跟筛糠似的。查了两天，最后发现是ADC的采样时序没配好。
这一章，咱们就把ADC采样和标定这件事彻底讲透。从STM32的ADC配置，到电流重构，再到偏置和增益校准，一步不落。
4.1 STM32 ADC配置：规则组与注入组
STM32的ADC有两种工作模式：规则组和注入组。很多人搞不清它们的区别，我简单解释一下。
规则组，就是常规的转换序列。你配置好通道顺序，ADC就按顺序一个个转。适合周期性的采样任务，比如三相电流、母线电压这些。
注入组，有点像“插队”机制。当规则组正在转换时，注入组可以打断它，优先完成注入组的转换，然后再回来继续规则组。嗯，这个特性在FOC里特别有用。
我个人习惯这样分配：
- 规则组：处理三相电流采样（Ia, Ib, Ic）
- 注入组：处理母线电压、温度等慢速信号
为什么这么分？因为电流采样对时序要求极高，必须精确对齐PWM的开关时刻。而母线电压和温度，慢一点没关系。
核心配置要点：
- ADC时钟：不要超过STM32手册规定的最大频率（一般是36MHz或30MHz）
- 采样时间：根据信号源阻抗调整，我一般设3-7个周期
- 对齐方式：FOC中必须用左对齐，方便后续计算
- 触发源：用定时器的TRGO事件触发，保证与PWM同步
4.2 过采样技术：用时间换精度
你可能会问：ADC的位数不够怎么办？比如12位ADC，分辨率只有4096。对于高精度FOC，这确实有点捉襟见肘。
过采样技术就是解决方案。说白了，就是多采几次，然后取平均。12位ADC做过采样，理论上可以等效到16位甚至更高。
公式很简单：
过采样位数 = 原始位数 + log2(过采样次数) / 2举个例子：
- 4次过采样：等效13位
- 16次过采样：等效14位
- 64次过采样：等效15位
我在项目中用过16次过采样，效果不错。但要注意，过采样会降低采样率。你想想看，原来1MHz的采样率，做过采样后就变成62.5kHz了。所以要在精度和速度之间找个平衡点。
我的经验：对于10kHz的FOC控制环，16次过采样完全够用。如果控制环频率更高（比如20kHz），建议用4次或8次过采样。
4.3 电流重构算法：从两相到三相
FOC控制需要三相电流，但实际硬件上，我们通常只采样两相。为什么？因为三相电流之和为零（星形连接）。知道两相，第三相就能算出来。
公式：
Ic = -(Ia + Ib)听起来很简单对吧？但实际做起来有几个坑。
第一个坑：采样时刻的选择
电流采样必须在PWM的特定时刻进行。我一般选择在PWM周期的中间点采样，这时候电流纹波最小，采样值最稳定。
第二个坑：单电阻采样的问题
有些低成本方案用单电阻采样，通过不同开关状态重构三相电流。但这种方法在低调制比区域会有盲区。我曾经在这个问题上折腾了一周，最后改用双电阻采样才解决。
注意：单电阻采样在扇区边界附近，电流重构会失效。如果必须用单电阻，建议加入电流重构补偿算法，或者限制调制比。
4.4 相电流偏置校准：消除直流偏移
ADC采回来的电流值，往往带有直流偏置。这个偏置可能来自运放的失调电压，也可能来自ADC本身的偏移误差。
偏置校准的原理很简单：
- 电机静止时，采集N次电流值
- 计算平均值，这就是偏置量
- 在运行时，把采样值减去这个偏置量
代码实现：
// 偏置校准函数
void current_offset_calibration(void)
{
uint32_t sum_a = 0, sum_b = 0;
uint16_t i;
// 电机静止，采集100次
for(i = 0; i < 100; i++)
{
sum_a += ADC_GetValue(ADC_CH_A);
sum_b += ADC_GetValue(ADC_CH_B);
}
// 计算偏置
offset_a = sum_a / 100;
offset_b = sum_b / 100;
}我曾经犯过一个错误：在电机运行时做偏置校准。结果偏置值一直在漂，电流控制完全乱套。记住，偏置校准必须在电机静止时做。
4.5 增益校准：让电流值更准确
偏置校准解决了零点偏移，但增益误差还在。增益误差来自采样电阻的精度、运放的放大倍数偏差等。
增益校准需要外部参考。我常用的方法：
- 给电机通一个已知的直流电流（比如1A）
- 读取ADC的原始值
- 计算增益系数：增益 = 实际电流 / ADC读数
实际项目中，我会把增益系数存到EEPROM里，每次上电时读取。这样即使更换硬件，校准数据也不会丢失。
完整的校准流程：
| 步骤 | 操作 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 电机静止 | 确保无电流流动 |
| 2 | 采集偏置 | 多次采样取平均 |
| 3 | 通入参考电流 | 用精密电流源或已知负载 |
| 4 | 计算增益 | 实际值 / 采样值 |
| 5 | 保存参数 | 写入非易失存储器 |
4.6 本章知识体系
下面这张图，把ADC采样和标定的核心逻辑串起来了。你可以把它当作一个检查清单，做项目时对照着看。
这张图把整个ADC采样和标定的流程都串起来了。从ADC配置开始，到过采样提升精度，再到电流重构和最终的标定校准，每一步都环环相扣。
我的建议：做项目时，先把偏置校准和增益校准做好，再调电流环。否则你花大量时间调出来的PI参数，换个板子可能就废了。
好了，ADC采样和标定这部分就讲到这里。记住一句话：采样不准，控制白费。把基础打牢，后面的FOC控制才能稳如磐石。