Arquitectura Software

Visión General

El firmware de OPRcontrolFOC sigue una arquitectura de superloop cooperativa con interrupciones periódicas. No usa RTOS. La ejecución se divide en dos niveles de tiempo:

Nivel	Frecuencia	Disparo	Responsabilidades
ISR SysTick	10 kHz	Interrupción periódica	Lectura de encoders, base de tiempos
Main loop	~1 kHz	Polling de clock_ticks	PID de velocidad, conmutación sinusoidal, PWM

---

Flujo de Ejecución

flowchart TD
    RST[Reset] --> SETUP[setup: clocks, GPIO, PWM, encoders, USART, SysTick]
    SETUP --> INIT[motors_init: LUT seno + deshabilitar motores]
    INIT --> LOOP{Main Loop}
    LOOP -->|cada ~1ms| MOVE[motors_move]
    MOVE --> PID[motors_pid: cálculo error velocidad]
    PID --> COMM[Conmutación sinusoidal]
    COMM --> PWM[Actualizar CCR1/CCR2/CCR3]
    PWM --> LOOP

    SYSTICK[SysTick ISR<br/>10 kHz] --> TICK[clock_tick +1]
    SYSTICK --> ENC[update_encoder_readings]
    ENC --> DIFF[max_likelihood_counter_diff]
    DIFF --> SPEED[Cálculo RPM + suavizado]

---

Inicialización (setup.c)

La función setup() se ejecuta una sola vez al arrancar y configura el hardware en este orden:

1. setup_clock() — HSE 8 MHz → PLL → SYSCLK 72 MHz. Habilita relojes de GPIOA/B/C, AFIO, USART3, TIM1/2/3/4. Activa DWT cycle counter.
2. setup_gpio() — Configura pines: LEDs, enables de motores, PWM (AF push-pull), entradas de encoder, USART3. Aplica remap parcial de TIM3.
3. setup_usart() — USART3 a 115200 8N1, activa interrupción RXNE.
4. setup_pwm() — TIM1 y TIM2 en modo PWM1 edge-aligned, 3 canales cada uno, prescaler 5, período 512 (PWM ≈ 28.125 kHz).
5. setup_quadrature_encoders() — TIM3 y TIM4 en modo encoder (EM3), período 0xFFFF. Configura EXTI3 y EXTI15 para pulsos de índice Z.
6. setup_timer_priorities() — Asigna prioridades NVIC: SysTick > USART3 > EXTI.
7. setup_systick() — Configura SysTick a 10 kHz con interrupción habilitada.

Después de setup(), main() llama a motors_init() que rellena la tabla LUT de seno, deshabilita los motores e inicializa los índices de fase.

---

ISR del SysTick

void sys_tick_handler(void) {
  clock_tick();
  update_encoder_readings();
}

El handler del SysTick (10 kHz) realiza dos tareas:

1. clock_tick() — incrementa un contador global clock_ticks usado como base de tiempos para delay() y para el scheduling de motors_move().
2. update_encoder_readings() — lee los contadores hardware de TIM3/TIM4, calcula la diferencia respecto a la lectura anterior usando max_likelihood_counter_diff(), acumula los ticks totales y calcula la velocidad (RPM) con suavizado exponencial de punto fijo.

La llamada a motors_move() está comentada en el ISR — el control de motores se ejecuta desde el main loop en su lugar.

Nota: update_encoder_readings() se ejecuta a 10 kHz en el ISR, pero motors_move() se ejecuta a ~1 kHz en el main loop. Esto significa que el PID y la conmutación van 10× más lento que la lectura de encoders.

---

Main Loop

while (1) {
  if (get_clock_ticks() - last_motors_update >= 1) {
    last_motors_update = get_clock_ticks();
    motors_move();
  }
}

El main loop es un scheduler simple por polling:

1. Comprueba si ha pasado al menos 1 tick (1 ms) desde la última ejecución.
2. Llama a motors_move() que ejecuta:
3. motors_pid() — cálculo del error y actualización del factor de velocidad
4. Conmutación sinusoidal — cálculo de fases A/B/C y escritura de PWM

No hay sleep ni modos de bajo consumo — el loop corre continuamente (busy-waiting).

---

Gestión de Interrupciones

USART3 ISR

void usart3_isr(void) {
  // Acumula caracteres en buffer command[8]
  // Al recibir '\n', parsea y ejecuta manage_command()
}

La ISR de USART3 usart3_isr() recibe caracteres uno a uno y los acumula en un buffer de 8 bytes. Cuando llega un salto de línea (\n), interpreta el primer carácter como comando y el resto como valor numérico mediante atoi().

EXTI ISRs

Las ISRs exti3_isr() y exti15_10_isr() se disparan con el flanco de subida del pulso de índice Z de cada encoder. Su función es resetear el contador total de ticks al valor de calibración (offset) correspondiente, marcando además el motor como inicializado.

---

Estructura de Archivos

source_code/
├── include/
│   ├── command.h        # Gestión de comandos serie
│   ├── commands.h       # Enumeración de comandos (CMD_MOTOR_*)
│   ├── config.h         # Constantes del sistema (frecuencias, PWM)
│   ├── delay.h          # Delays por busy-waiting y base de tiempos
│   ├── encoders.h       # Lectura de encoders y cálculo de velocidad
│   ├── motors.h         # Control de motores (PID + conmutación)
│   ├── setup.h          # Inicialización de hardware
│   ├── usart.h          # Redirección de printf a USART3
│   └── utils.h          # Funciones auxiliares (map, constrain)
└── src/
    ├── main.c           # Punto de entrada y main loop
    ├── command.c        # Implementación de comandos
    ├── delay.c          # Implementación de delays
    ├── encoders.c       # Implementación de lectura de encoders
    ├── motors.c         # Implementación del control de motores
    ├── setup.c          # Implementación de inicialización HW
    ├── usart.c          # Implementación de _write() para printf
    └── utils.c          # Implementación de map/constrain

---

Documento generado el 2026-06-30. Ver también Hardware, Comunicaciones, Control PID.