요약
在《龙芯2k0300 - 走马观碑组第21届智能汽车竞赛软硬件设计》中我们使用了DRV8701双路电机驱动，DRV8701双路电机驱动采用门极驱动芯片DRV8701E + N-MOS管TPH1R403NL方案，输入电源5.9V ~ 28V均可使用，带过流保护功能。 一、DRV8701双路电机驱动 其
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在《龙芯2k0300 - 走马观碑组第21届智能汽车竞赛软硬件设计》中我们使用了DRV8701双路电机驱动，DRV8701双路电机驱动采用门极驱动芯片DRV8701E + N-MOS管TPH1R403NL方案，输入电源5.9V ~ 28V均可使用，带过流保护功能。
一、DRV8701双路电机驱动
其中
PH-6P接口用来隔离供电以及信号输入；- 红色端子同来提供直流电压输入，输入电压
5.9-28V，一般大小为电机可承受的最大电压； - 蓝色端子是直流电压输出，输出电压与输入
PWM值正相关，连接到电机上。
1.1 电路原理图
电路原理图如下：
1.1.1 DRV8701E
DRV8701E是德州仪器 (TI) 的一款单H桥栅极驱动器，专门用来控制外部的4个N沟道MOSFET，关键特性；
- 控制接口：它采用
PH/EN(相位/使能)逻辑接口。这意味着你只需要两个GPIO信号就能控制电机的正转、反转、刹车和滑行，逻辑非常清晰。 - 自举供电：它内置了一个电荷泵 (
Charge Pump)，可以产生驱动高侧N-MOS管所需的高于电源电压的栅极驱动电压（通常为9.5V），这使得它可以高效地驱动高侧开关。 - 可调驱动强度：它有一个
IDRIVE引脚，可以通过一个电阻来调节栅极的驱动电流（从6mA到150mA）。在龙邱方案中（5.9V-28V输入），这个功能非常有用，可以根据电源电压调整开关速度，平衡开关损耗和电磁干扰 (EMI)。 - 电流检测与保护：它内置了电流检测放大器，配合外部采样电阻，可以实现
PWM电流斩波（限制启动或堵转电流）。同时具备欠压锁定 (UVLO)、过流保护 (OCP) 和热关断 (TSD) 功能。
1.1.2 TPH1R403NL
这是一款Toshiba的N沟道MOSFET，这里会用到4颗（H桥结构），关键特性；
- 超低导通电阻：它的\(R_{DS(ON)}\)典型值仅为
1.7 mΩ(在\(V_{GS}=4.5V\)时)。这是一个非常惊人的低数值，意味着导通损耗极低，发热小，效率极高； - 大电流能力：单颗芯片的漏极电流可达
60A-150A（取决于测试条件），配合DRV8701E的强驱能力，足以应对大扭矩电机的启动电流。 - 低门槛电压：它支持
4.5V的低电压逻辑驱动。这与DRV8701E在电池供电（如5.9V-12V）时的输出电压完美匹配，确保在电池电压下降时MOS管依然能完全导通，避免烧管。
1.1.3 74HC125PW
74HC125PW是一款非常经典的数字逻辑芯片，它的核心身份是“四路缓冲器/线路驱动器”，并且带有三态输出功能。
可以把它想象成4个独立的电子开关；
- 缓冲/驱动（增强信号）：当开关“打开”时，它会将输入的信号（
0或1）原样输出，但输出能力更强。比如，单片机的引脚电流很小，带不动大功率负载，通过74HC125后，就能驱动更重的负载（比如长导线或更多的逻辑门）； - 三态输出（关键功能）： 这是它最特别的地方。普通的芯片输出只有“高电平（1）”和“低电平（0）”。而
74HC125有第三种状态高阻态，高阻态相当于开关断开，这根线就像悬空一样，既不输出高也不输出低，对电路没有任何影响。
它还可以用来隔离信号，防止不同模块之间的信号干扰。
1.2 控制原理
DRV8701有两种控制模式：PH/EN模式以及PWM模式，DRV8701芯片表面印的字，最后会有一个字母，决定了它的工作逻辑：
DRV8701E（后缀是E）芯片内部电路被设计为PH/EN模式，此时，15号引脚被定义为PH（方向），14号引脚被定义为EN（使能）；DRV8701P（后缀是P）：芯片内部电路被设计为PWM(IN1/IN2) 模式。此时，15号引脚被定义为IN1，14号引脚被定义为IN2。
1.2.1 PH/EN模式
这种模式使用PH(Phase/相位)和EN(Enable/使能)两个信号来控制电机。逻辑非常直观，适合单片机控制。
1.2.2 PWM模式
这种模式使用IN1和IN2两个信号直接控制H桥的上下臂，通常用于直接输入PWM波的场景。
1.2.3 H桥工作原理
更多H桥工作原理内容可以参考《H桥工作原理》。
1.3 电机控制
1.3.1 控制逻辑
经过前面的分析，不难得出左电机控制逻辑；
| nSLEEP | PWM1(EN/IN2) | GPIO1（PH/IN1） | 电机状态 |
|---|---|---|---|
| 0 | X | X | 电机停止 |
| 1 | 0 | X | 刹车（续流） |
| 1 | 1 | 0 | 反转 |
| 1 | 1 | 1 | 正转 |
所以：
- 给引脚
GPIO1为高电平，然后引脚PWM1输入PWM就可以进行左电机正转调速控制； - 给引脚
GPIO1为低电平，然后引脚PWM1输入PWM就可以进行左电机反转调速控制；
同理，右电机控制逻辑：
- 给引脚
GPIO2为高电平，然后引脚PWM2输入PWM就可以进行右电机正转调速控制。 - 给引脚
GPIO2为低电平，然后引脚PWM2输入PWM就可以进行右电机反转调速控制。
当PWM波的占空比越大时，蓝色端子输出的电压值与红色端子的电压值越接近，反之则与0V越接近。
PWM波的频率不可以随意设置，频率太低会导致电机运转不畅，振动大，噪音大；频率太高会导致驱动器开关损耗较大，甚至有电机会啸叫而不转的情况。一般1k~30k的PWM频率较为普遍，几百Hz的也有，实际上需要根据电机功率在测试时确定合适的PWM频率范围为宜。
1.3.2 硬件接线
久久派底版控制口原理图如下：
DRV8701双路电机驱动板与龙芯2K0300开发板的连接关系需严格对应，连接表如下：
| 电机驱动板 | 底版引脚 | 连接的龙芯GPIO | 说明 |
|---|---|---|---|
| 3.3V | 3.3V | 3.3V | 接3.3V |
| PWM1 | MT1_P | GPIO65（SPI2_MISO） | 左电机PWM控制 |
| GPIO1 | MT1_N | GPIO75（CAN3_TX） | 左电机方向引脚 |
| PWM2 | MT2_P | GPIO66（SPI2_MOSI） | 右电机PWM控制 |
| GPIO2 | MT2_N | GPIO74（CAN3_RX） | 右电机方向引脚 |
| GND | GND | GND | 必须可靠接地，否则可能出现显示异常 |
在《龙芯2k0300 - 久久派开发环境搭建及内核升级（上）》中我们介绍到龙芯2K0300集成4路PWM控制器，支持输入/输出，根据《龙芯2K0300处理器用户手册》手册查询到芯片功能引脚复用关系表；
| 芯片引脚 | GPIO 复用 | 主功能复用 | 第一复用 | 第二复用 |
|---|---|---|---|---|
| SPI2_CLK | GPIO64 | spi2_clk | PWM0 | uart0_dcd |
| SPI2_MISO | GPIO65 | spi2_miso | PWM1 | uart0_ri |
| SPI2_MOSI | GPIO66 | spi2_mosi | PWM2 | uart1_rts |
| SPI2_CS | GPIO67 | spi2_cs | PWM3 | uart1_cts |
注：除芯片启动相关的引脚(SPI0或SDIO0/eMMC0在相应启动模式下对应引脚为主功能) 外，以上复用引脚上电默认状态都复用为GPIO 功能，其中GPIO0~63默认为输入状态，GPIO64～105默认为输出低电平状态。
因此我们可以知道GPIO65、GPIO66引脚是可以服用为PWM功能的。
二 PWM设备驱动
PWM相关可参考《Rockchip RK3399 - GPIO&PWM风扇调试》，龙芯提供的内核源码已支持。
2.1 内核配置
2.2 PWM驱动
2.3 新增设备节点
三、应用程序
3.1 main
3.2 Makefile
3.3 编译应用程序
四、测试
4.1 烧录设备树
4.2 应用程序测试
参考文章：