STM32 MCSDK Integration – Regelkreise, PWM und ADC-Synchronisation

Was wir tun

Wir integrieren und härten STM32 Motor Control SDK (X-CUBE-MCSDK) Projekte für Serienhardware. Von der Einrichtung der Regelkreise und der PWM-/ADC-Synchronisation über DMA-Pfade und Sensorintegration (Encoder, Hall, sensorlos) machen wir Ihr Projekt deterministisch, wartbar und validierungsbereit.

Ergebnisse, die wir anstreben

  • Stabile Strom- und Drehzahlregelkreise mit dokumentierten Stabilitätsreserven.

  • Sauberes PWM-zu-ADC-Timing mit kalibrierten Messketten.

  • Klar definierte DMA- und ISR-Pipelines plus vorhersagbare Scheduler-Laufzeiten.

  • Portable CubeIDE-/CubeMX-Projekte mit reproduzierbaren Builds.

  • Messbare Performance mit Logs, Plots und klaren Abnahmekriterien.

Leistungen

  • MCSDK-Projekt-Setup und Portierung – neue Projekte anlegen oder von Nucleo-/EVAL-Boards auf Ihren eigenen Umrichter portieren (Pinout, Timer, ADCs, Treiber).

  • Regelkreis-Integration – dq-Strom- und Drehzahlregler, Anti-Windup, Sättigungshandling, Feed-Forward und Entkopplung.

  • PWM- und ADC-Synchronisation – zentrierte PWM, injizierte ADC-Abtastung an Stromspitzen, Dead-Time-Kompensation und SVM-Sektorlogik.

  • Messkette und Kalibrierung – Shunt-/Hall-/LEM-/DFSDM-Konfiguration, Offset und Skalierung, Gain-Plausibilität und Temperatursensoren.

  • Sensor-Schnittstellen – Inkrementalgeber- und Hall-Auswertung; sensorlose Beobachter (SMO/MRAS/PLL) und Übergabelogik.

  • DMA- und ISR-Budgetierung – zirkuläre und Double-Buffer-DMA, begrenzte ISR-Laufzeiten und ein NVIC-Prioritätsplan, mit oder ohne FreeRTOS.

  • Feldschwächung und MTPA – Feldschwächung und Drehmomentoptimierung integriert in die Grenzen der Drehzahlregelung.

  • Fehlerbehandlung – Überstrom, Über- und Unterspannung, thermisches Derating, Kill-Eingänge (BKIN/BRK) und kontrolliertes Neustartverhalten.

  • Code-Review und Refactoring – HAL/LL-Hygiene, klare Modulgrenzen, Konfigurations-Header und strukturierte Parametersätze.

  • Test-Harness und Logging – geskriptete Sweeps, Telemetrie-Hooks, Plots und Regressionstests.

Ihre Deliverables

  • Ein lauffähiges MCSDK-Projekt für STM32CubeIDE/CubeMX inklusive .ioc-Datei und Quellcode mit dokumentierter Initialisierung und Parametern.

  • Integrationsbericht (PDF) mit Diagrammen, Timing-Budgets, Stabilitätsreserven und Testergebnissen.

  • Parametersätze: Reglerverstärkungen, Grenzen und Hardwarekonstanten in Header-Dateien und CSV-Format.

  • Diagnosedaten und Logs: Binär- und CSV-Daten, Auswerte-Notebooks (Python/MATLAB) und eine Abnahme-Checkliste.

  • Übergabesession (60–90 Minuten) – Durchgang mit Ihrem Engineering-Team.

Technologiestack

  • MCUs: STM32F3/F4/F7, G4, H7, U5.

  • SDK und Tools: X-CUBE-MCSDK, STM32CubeIDE, CubeMX, HAL/LL, optional FreeRTOS.

  • Peripherie: TIM1/TIM8-Advanced-Timer, HRTIM auf G4, injizierte und reguläre ADC-Gruppen, DMA, OPAMP/COMP, DFSDM.

  • Motoren: PMSM/IPMSM und BLDC, inklusive Migration von 6-Step zu FOC.

  • Mathematik: CMSIS-DSP, Single-Precision-FPU und Fixed-Point, wo Timing-Budgets es erfordern.

Ablauf der Zusammenarbeit

  • Discovery (30 Minuten) – Hardware, Performanceziele und Randbedingungen.

  • Planung und Setup – Projektaufsetzung und Portierung, Pin-/Timer-/ADC-Mapping und Risikoliste.

  • Integration und Tuning – Regelkreise, PWM-/ADC-Sync, Sensoren, DMA- und ISR-Konfiguration.

  • Validierung – Sweeps über Drehzahl, Drehmoment, DC-Bus-Spannung und Temperatur; Pass/Fail gegen Ihre KPIs.

  • Handover – Dokumentation, Code, Parametersätze und Team-Training.

Was wir von Ihnen brauchen

  • Schaltplan- und PCB-Informationen plus Motor- und Umrichterspezifikation (Polpaare, Rs, Ld/Lq falls bekannt, Ke/Kt).

  • Ziel-PWM-Frequenz, ADC-Abtastfenster und Topologie der Messkette (Shunt, Hall, LEM oder DFSDM).

  • Encoder-/Hall-Details (CPR/Polpaar-Zuordnung) oder eine klare sensorlose Anforderung.

  • KPIs wie Überschwingen ≤ 5 %, Drehmomentripple ≤ X %, Einschwingzeit ≤ Y ms.

Beispielpakete

  • Integration Audit – Code- und Hardware-Review, Timing- und Stabilitätsplan und eine priorisierte Aufgabenliste.

  • MCSDK Build-out – vollständige Integration auf Ihrer Hardware plus Validierungsbericht.

  • Production Hardening – Robustheit an den Betriebsgrenzen, Dokumentation und Team-Training.

Beispielanwendungen

  • Custom-Board-Bring-up – vom Nucleo-Demoaufbau zu Ihrem Umrichter mit sauberem SVM und kalibrierten Strömen.

  • Performance-Verbesserungen – höhere Stromregelbandbreite, weniger Drehmomentripple und stabilerer Niedriggeschwindigkeitsbetrieb.

  • Migrationspfade – von 6-Step zu FOC oder von sensorgestützt zu sensorlos mit nahtloser Übergabe.

  • Compliance-Vorbereitung – dokumentierte Schutzpfade und Testnachweise für Zertifizierungs-Workflows.

FAQ

Können Sie ohne FreeRTOS integrieren?
Ja. Wir unterstützen Bare-Metal-HAL/LL-Projekte und FreeRTOS-basierte Systeme und dimensionieren ISRs und Tasks passend zu Ihren Timing-Budgets.

Unterstützen Sie Dual-/Triple-Shunt und DFSDM?
Ja. Korrektes Timing, Kalibrierung und Filterung sind Teil der Integration.

Was ist, wenn MCSDK nicht zu unserer Architektur passt?
Wir liefern bei Bedarf auch minimale HAL/LL-Projekte mit genau den Bausteinen, die Sie benötigen.

Wird das unseren Coding-Style überschreiben?
Nein. Änderungen liefern wir als Patches mit klaren Diffs und Rollback-Optionen und halten uns an Ihre Coding-Konventionen.

Verwandte Leistungen: STM32 Echtzeitoptimierung, FOC (PMSM/BLDC) Start-up & Niedriggeschwindigkeits-Tuning, Motortreiberschutz.

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