Motor_v2/Robot_V2/device/motor.cpp

/**
 * @file device/motor.cpp
 * @brief 底层设备驱动与外设封装源文件
 * @note  功率级门驱动芯片抽象层：
 *        - 老板 DRV8313（集成 FET 三半桥，无 SPI）：保持原使能时序
 *        - 新板 DRV8323RS（外置 MOS）：使能前经 SPI 配置 3x PWM 模式、
 *          CSA 增益、VDS 过流门限、死区与 IDRIVE，并逐条回读校验
 */

#include "motor.h"
#include "Timer.h"
#include "config.h"
#include "ang_sensor.h"
#include "gd32c10x_eval.h"
#include "gd32c10x_gpio.h"
#include "gd32c10x_spi.h"
#include "systick.h"
#include <cstdio>

/* 角度传感器 SPI 初始化（ang_sensor.cpp）：DRV 配置完成后恢复其 SPI 模式 */
extern void KTH7823_spi_init(void);

/**
 * @brief  门驱动芯片引脚预初始化
 * @note   新板：DRVSLP(PB12) 置低保持 DRV8323 睡眠、片选 PB14 释放、
 *         PB2(nFAULT) 内部上拉输入。必须在任何可能拉高使能脚的代码之前调用；
 *         老板：无操作（原时序在 timer1_gpio_config 中保持不变）。
 */
void gate_driver_preinit(void) {
#if GATE_DRIVER_DRV8323
	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
	/* 使能脚推挽输出并保持低：芯片睡眠，栅极全 Hi-Z，寄存器默认值不起作用 */
	gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_12);
	gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_12);
	/* SPI 片选默认释放（SCLK 空闲低时才允许 CS 翻转） */
	gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_14);
	gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_14);
	/* nFAULT 低有效，开漏输出 → 内部上拉，避免浮空误读成故障 */
	gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_2);
#endif
}

#if GATE_DRIVER_DRV8323

/* ---------------- DRV8323 SPI ----------------
 * 帧格式：[15:11] 寄存器地址 [10] 1读0写 [9:0] 数据。
 * 时序：SCLK 空闲低、SDI 下降沿采样（SPI 模式1），与角度传感器
 * （模式3）不同：配置前重初始化 SPI0，配置完调 KTH7823_spi_init() 恢复。
 * 寄存器/位定义来源：TI SLVSDJ3D（DRV832x datasheet）Register Maps。 */
#define DRV_CS_ENABLE() gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_14)
#define DRV_CS_DISABLE() gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_14)

#define DRV8323_REG_FAULT1 0x00u /* FAULT/VDS_OCP/GDF/UVLO/OTSD/VDS_Hx,VDS_Lx */
#define DRV8323_REG_VGS2 0x01u   /* SA/SB/SC_OC、OTW、CPUV、VGS_Hx,VGS_Lx */
#define DRV8323_REG_DRVCTRL 0x02u /* [6:5]PWM_MODE [2]COAST [1]BRAKE [0]CLR_FLT */
#define DRV8323_REG_GDRV_HS 0x03u /* [10]LOCK [9:6]IDRIVEP_HS [5:2]IDRIVEN_HS */
#define DRV8323_REG_GDRV_LS 0x04u /* [10]CBC [9:8]TDRIVE [7:4]IDRIVEP_LS [3:0]IDRIVEN_LS */
#define DRV8323_REG_OCPCTRL 0x05u /* [10]TRETRY [9:8]DEAD_TIME [7:6]OCP_MODE [5:4]OCP_DEG [3:0]VDS_LVL */
#define DRV8323_REG_CSACTRL 0x06u /* [10]CSA_FET [9]VREF_DIV [8]LS_REF [7:6]CSA_GAIN [1:0]SEN_LVL */

/* PWM_MODE=01b：3x PWM。INHx 低→下管开、高→上管开，死区芯片内部插入。
   芯片复位默认 00b(6x PWM)，6x 下 INLx 语义不同，本板 INLx=DRVSLP 常高，
   必须切到 3x，否则上管永远开不了（电流全走体二极管）。 */
#define DRV8323_PWM_MODE_3X (1u << 5)
/* 栅驱动电流：源 170mA/灌 190mA（WSD6035DN33 Qg≈12.6nC，边沿约 75ns，
 * 无栅电阻布局下避免过快边沿加重振铃） */
#define DRV8323_IDRIVE_HS ((0x6u << 6) | (0x7u << 2))
#define DRV8323_IDRIVE_HS_MASK ((0xFu << 6) | (0xFu << 2))
#define DRV8323_IDRIVE_LS ((0x6u << 4) | (0x7u << 0))
#define DRV8323_IDRIVE_LS_MASK ((0xFu << 4) | (0xFu << 0))
/* 死区 200ns（20kHz 大 Qg 管的安全值）；OCP_MODE=10b 仅上报不动作：
 * VDS 门限受 RDSon 温漂影响大（热态 20→30mΩ），先靠软件限流+热模型，
 * 避免误跳闸；VDS_LVL=0.75V（默认），故障位可经 drv_fault_status() 读取 */
#define DRV8323_OCP_CFG ((0x2u << 8) | (0x2u << 6) | (0x9u << 0))
#define DRV8323_OCP_CFG_MASK ((0x3u << 8) | (0x3u << 6) | (0xFu << 0))

/** @brief CSA 增益值(V/V) → 0x06[7:6] 编码（5:00b 10:01b 20:10b 40:11b） */
constexpr u16 drv8323_gain_code(float g) {
	return (g <= 5.0f) ? 0x0u : (g <= 10.0f) ? 0x1u : (g <= 20.0f) ? 0x2u : 0x3u;
}
#define DRV8323_CSA_GAIN_BITS (drv8323_gain_code(DRV8323_CSA_GAIN_VV) << 6)

/**
 * @brief  DRV8323 单帧 SPI 收发（片选内 16bit，帧间隔由调用节奏保证）
 * @param[in] frame 完整 16bit 帧
 * @return u16 从机返回的 10bit 数据
 */
static u16 drv8323_xfer(u16 frame) {
	u16 rx = 0;
	DRV_CS_ENABLE();
	spi_rw_half_word_polling(SPI0, frame, &rx);
	DRV_CS_DISABLE();
	return rx & 0x03FFu;
}

/**
 * @brief  读改写一个寄存器并回读校验
 * @param[in] addr 寄存器地址
 * @param[in] clrmask 要清零的位
 * @param[in] setmask 要置一的位
 * @return u8 0=回读一致 1=校验失败
 */
static u8 drv8323_write_verify(u8 addr, u16 clrmask, u16 setmask) {
	u16 cur = drv8323_xfer((u16)(((u16)addr << 11) | (1u << 10)));
	u16 nv = (u16)((cur & ~clrmask) | setmask);
	drv8323_xfer((u16)(((u16)addr << 11) | nv));
	u16 rb = drv8323_xfer((u16)(((u16)addr << 11) | (1u << 10)));
	return (rb == nv) ? 0u : 1u;
}

#endif /* GATE_DRIVER_DRV8323 */

/**
 * @brief  门驱动芯片上电配置
 * @return u8 0=成功；非 0 按位指示回读校验失败的寄存器
 *         （bit0:DRVCTRL bit1:GDRV_HS bit2:GDRV_LS bit3:OCPCTRL bit4:CSACTRL）
 * @note   调用时机：TIMER1/PWM 已配置且占空比为 0 之后。拉高 DRVSLP 唤醒
 *         芯片的瞬间 INHx=0、INLx=1，默认 6x 模式下为"三相下管导通"，
 *         静止电机零电流，与 3x 模式 0% 占空比稳态一致，随后写模式无扰动。
 */
u8 gate_driver_bringup(void) {
#if GATE_DRIVER_DRV8323
	/* 1. 唤醒芯片：DRVSLP 网络 200nF + 芯片内部复位，留足建立时间 */
	drv_enable(1);
	delay_1ms(10);

	/* 2. SPI0 切到 DRV8323 时序（模式1：CPOL=0/下降沿采样，2MHz） */
	spi_parameter_struct spi_init_str;
	spi_struct_para_init(&spi_init_str);
	spi_init_str.device_mode = SPI_MASTER;
	spi_init_str.trans_mode = SPI_TRANSMODE_FULLDUPLEX;
	spi_init_str.frame_size = SPI_FRAMESIZE_16BIT;
	spi_init_str.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_LOW_PH_2EDGE;
	spi_init_str.nss = SPI_NSS_SOFT;
	spi_init_str.endian = SPI_ENDIAN_MSB;
	spi_init_str.prescale = 60; /* 120MHz/60 = 2MHz */
	spi_init(SPI0, &spi_init_str);
	spi_nss_output_enable(SPI0);
	spi_nssp_mode_enable(SPI0);
	spi_enable(SPI0);

	/* 3. 配置并逐条回读校验（读改写，保留未触碰位的出厂默认：
	 *    VREF_DIV=1→SOx 中点 VREF/2，与 CURRENT_OFFSET 的 1.655V 一致；
	 *    CSA_FET=0→正端 SPx，与 shunt 的 SP/SN 接法一致） */
	u8 err = 0;
	err |= (u8)(drv8323_write_verify(DRV8323_REG_DRVCTRL, 0x0000u,
									 DRV8323_PWM_MODE_3X)
				<< 0);
	err |= (u8)(drv8323_write_verify(DRV8323_REG_GDRV_HS,
									 DRV8323_IDRIVE_HS_MASK, DRV8323_IDRIVE_HS)
				<< 1);
	err |= (u8)(drv8323_write_verify(DRV8323_REG_GDRV_LS,
									 DRV8323_IDRIVE_LS_MASK, DRV8323_IDRIVE_LS)
				<< 2);
	err |= (u8)(drv8323_write_verify(DRV8323_REG_OCPCTRL, DRV8323_OCP_CFG_MASK,
									 DRV8323_OCP_CFG)
				<< 3);
	err |= (u8)(drv8323_write_verify(DRV8323_REG_CSACTRL, 0x3u << 6,
									 DRV8323_CSA_GAIN_BITS)
				<< 4);

	/* 4. CLR_FLT 脉冲清一次上电故障锁存，再恢复正常值 */
	drv8323_xfer((u16)((DRV8323_REG_DRVCTRL << 11) | DRV8323_PWM_MODE_3X | 0x1u));
	drv8323_xfer((u16)((DRV8323_REG_DRVCTRL << 11) | DRV8323_PWM_MODE_3X));

	/* 5. 恢复角度传感器的 SPI 模式（模式3） */
	KTH7823_spi_init();
	return err;
#else
	return 0; /* 老板 DRV8313 无 SPI，原使能时序保持不变 */
#endif
}

/**
 * @brief  门驱动运行时使能/睡眠
 * @note   新板：PB12 同时是 DRV8323 的 ENABLE 与 INLA/B/C 电平——
 *         高=正常运转，低=芯片睡眠三相 Hi-Z（惯性滑行，兼作 MCU 复位
 *         时的天然 fail-safe）；老板：PB12+PC13 双脚，保持原行为。
 */
void drv_enable(u8 en) {
	if (en) {
		gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_12);
#if !GATE_DRIVER_DRV8323
		gpio_bit_set(MOTOR_EN_GPIO_PORT, MOTOR_EN_GPIO_PIN);
#endif
	} else {
		gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_12);
#if !GATE_DRIVER_DRV8323
		gpio_bit_reset(MOTOR_EN_GPIO_PORT, MOTOR_EN_GPIO_PIN);
#endif
	}
}

/**
 * @brief  读取 nFAULT 引脚状态（PB2，低有效）
 * @return u8 1=故障有效 0=正常
 */
u8 drv_nfault_active(void) {
	return (gpio_input_bit_get(GPIOB, GPIO_PIN_2) == RESET) ? 1u : 0u;
}

/**
 * @brief  读取门驱动故障状态寄存器
 * @return u32 [9:0]=Fault Status1(0x00) [19:10]=VGS Status2(0x01)；老板返回 0
 */
u32 drv_fault_status(void) {
#if GATE_DRIVER_DRV8323
	u32 f1 = drv8323_xfer((u16)((DRV8323_REG_FAULT1 << 11) | (1u << 10)));
	u32 f2 = drv8323_xfer((u16)((DRV8323_REG_VGS2 << 11) | (1u << 10)));
	return f1 | (f2 << 10);
#else
	return 0;
#endif
}

/**
 * @brief  driver输出初始化
 */
void motor_init(void) {
	timer1_gpio_config();
	timer1_pwm_config();
	// 使能GPIOB时钟
	rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
	// 配置PB2为输入引脚，用于读取电机状态(nFAULT)。
	// 用内部上拉（GPIO_MODE_IPU）而不是浮空：nFAULT 是开漏输出，无故障时靠
	// 上拉保持高。现在 PB2 电平直接决定"允不允许运行"，浮空输入在接线未确认
	// 或无上拉时会随机读低，把整机锁死；内部上拉(~40kΩ)与外部上拉并联无害。
	gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_2);
	/* 配置GPIOB的PB14为推挽输出 SPICS */
	gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,
			  GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_12);
#if !GATE_DRIVER_DRV8323
	// 使能GPIOC时钟，用于电机驱动使能引脚
	rcu_periph_clock_enable(RCU_MOTOR_EN_GPIO);
	// 配置PC13为推挽输出，用于控制电机驱动器使能（老板专用）
	gpio_init(MOTOR_EN_GPIO_PORT, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, MOTOR_EN_GPIO_PIN);
#endif
}

/**
 * @brief  电机复位
 */
void motor_reset(void) {
	motor_sleep();
#if FOC_DEBUG
	printf("motor reseting...\r\n");
#endif
	motor_resume();
}

/**
 * @brief  电机休眠
 */
void motor_sleep(void) {
	drv_enable(0);
}

/**
 * @brief  电机启动
 */
void motor_resume(void) {
	drv_enable(1);
}