项目记录：STM32G474RET6 在电机控制与信号采集系统中的实践

发布时间：2025-10-15 11:26:14

最近在一个小型电机控制与信号采集项目中，我选用了 STM32G474RET6 作为主控。这颗 MCU 属于 STM32G4 系列，基于 ARM Cortex-M4 内核，主频最高可达 170 MHz。G4 系列的定位介于 F3 和 F4 之间，但在模拟特性和电机控制性能方面有明显强化，非常适合做实时控制、功率变换以及模拟信号处理类应用。

一、芯片概况

• 内核：ARM Cortex-M4（170 MHz，带 FPU）

• Flash 容量：512 KB

• SRAM：128 KB

• ADC：多达 5 个 12 位 ADC，支持并行采样与硬件触发

• DAC：3 × 12 位 DAC

• 定时器：高级定时器支持 3 相 PWM 输出，可直接驱动电机功率级

• 接口资源：SPI、I2C、USART、CAN-FD、USB、COMP、OPAMP 等

• 封装类型：LQFP64（对应 RET6）

• 工作电压：1.7 V – 3.6 V

• 工业级温度范围：–40 °C ~ +85 °C

这颗芯片最大的优势在于模拟部分非常强大，自带可编程运放和比较器，可以显著减少外部器件数量。

二、开发体验

1. 模拟外设强劲
   STM32G474 的 ADC 数量多且采样速度快，非常适合电流、电压实时采样。
   内置的运放（OPAMP）可以直接用于信号放大或电流检测，硬件灵活性很高。

2. 电机控制特性
   高级定时器 TIM1、TIM8 支持互补 PWM 输出、死区控制和触发同步，结合硬件比较器可以实现过流保护。
   我用它实现了三相无刷电机的 FOC 控制，响应速度快，波形干净。

3. 开发环境与工具
   使用 STM32CubeIDE 和 CubeMX 进行工程配置，G4 系列的 HAL 库支持完善。
   官方还提供 Motor Control SDK，内含 FOC 示例，非常适合快速上手。

4. 性能与稳定性
   在 170 MHz 下运行实时控制算法（包括 Clarke、Park 变换和 PID 调速）没有压力，资源使用率低，系统响应快。

三、项目应用记录

本项目的主要任务是实现电机闭环控制与信号采集模块，主要功能包括：

• 三相电流实时采样与滤波

• FOC 算法实时执行（电流环、速度环）

• 电流与转速控制闭环

• UART 输出调试信息

• 过流与欠压硬件保护

在调试过程中，STM32G474 的模拟部分表现非常稳定，ADC 同步采样效果好，没有出现明显的通道串扰问题。
在满负载运行时，主频 170 MHz 下 CPU 占用率大约 55%，控制环路稳定可靠。

四、使用心得

STM32G474RET6 是一款兼具性能与模拟特性的中高端 MCU，非常适合电机控制、功率变换和实时采样类应用。

• 优点：ADC 数量多、采样快；自带运放和比较器，模拟性能强；电机控制外设完善。

• 注意点：功率驱动部分的布线要注意地线隔离，ADC 参考电压设计需稳定。

• 适用场景：电机控制、变频驱动、信号采集、工业测量与电源控制系统。

在电机与功率电子类项目中，这颗芯片几乎是“即插即用”的控制核心，性能和成本都非常均衡。