为什么网红利器“手持云台”拍摄不会晃动

爱看“抖音”等小视频的人，发现网红们边走边拍，画面不抖动乱晃，和拿手机自拍时效果不一样，为什么呢?原来这里要用到一个工具—--手持云台!手持云台会感知运动状态，通过运转电机使得手机保持稳定，拍出来的画面不晃动。

手持云台的核心算法在于利用FOC电机方案，实现云台三个维度的精细调节。对于三路BLDC，MCU通过位置环，速度环，电流环实时监控电机的位置状态信息，以及电机的安全运作。以保证在身体走动，外界抖动过程中，在极低误差范围内，手机保持水平。因此，手持云台的控制框架：

l运动控制：1-3颗带有FPU，浮点运算单元的MCU，用于处理FOC算法，X,Y,Z三个维度每路各一颗步进电机，每路步进电机需要1片三相半桥驱动芯片，或者6片 MOSFET构成的H桥，控制电机转速以及换向。

●反馈机制：在电机位置检测时，一般需要霍尔元件或者磁编码器实现电机位置检测，从而实时调整电机状态。为确保每路步进电机运行过程中的正常工作，还需要利用运放采集电机驱动芯片的电流，以确保电机正常运作，或是停滞，防止故障后损坏机器。

●人机交互控制：目前市面上大致用三类，线控，BLE，WIFI，由于手机端标配BLE，所以云台人机交互控制采用BLE方案居多，但是BLE数据带宽较低，不适合高清数据高速传输。因此也有部分厂家采用WIFI，实现视频流的高速传输。

●供电系统：云台的供电系统：一般为锂电池供电，一路升压的24V左右，为电机驱动芯片或者MOSFET提供电压，确保电机运作，一路升降压到3.3V或者5V给MCU供电。

●话不多说，看图更直观。

图1 云台框架

1、主控单元：

主要完成完成三个事情：

(1)电机控制。读取姿态传感器信号确定云台当前姿态，即采样定子电流电流，先后经过Clark，Park运算，PI运算计算需要调整的参数，经过Clark，Park逆运算，转化输出为励磁电流，然后与转速环相比较，控制输出PWM，从而控制电机，MCU需要完成FOC速度控制模式算法，PID算法。

(2)无线数据交互。MCU需要通过蓝牙链接手机等平台摄像设备，控制拍照，完成人机交互。

(3)协调控制云台系统。

GD32F4XX系列MCU，200Mhz主频，3MB Flash 256K Ram，同时自带硬件FPU，对于需要较大RAM的处理FOC，PID算法的电机控制系统很具优势，同时具备电机控制的高级定时器，正交编码器接口，霍尔传感器接口，可以采集电机速度，位置，以及电流形成闭环控制，可编程PWM模式，可以灵活控制三相电机实现电机快速实现响应。

2、电机驱动

电机驱动：可以采用集成驱动IC或者分立MOS自行搭建集：

集成IC：控制简单，集成度更高，IC自带欠压保护，短路保护，死区控制，但是由于MOS内部集成，散热差，驱动能力一般。

分立驱动方案：集成度较低，分立MOS一般具有较大电流，散热好，驱动能力较好，MCU一般在输出PWM时自带死区控制，但是在短路，过热，欠压等状态提醒略显不足

目前在我司代理的MPS产品线，有成熟的电机驱动芯片，该芯片针对各种负载条件做了死区时间、对称性能优化，且内部MOSFET设置5.5A电流限制，超过该极限时，过流桥将进入高位阻抗状态，若芯片温度超过160℃，所有内部开关将关闭，防止过热损坏。

表一 电机驱动参数

3、电源

手持云台内部为锂电池直接供电， 需要充电管理芯片,BUCK,BOOST,LDO等诸多电源IC，电源分支可以分为->3.3V MCU分支，->24 电机驱动分支 ->其他外围分支。这里不一一列出，如果有需要可以直接和ZLG销售人员联系我们将为您定制完整的电源解决方案。

4、无线传输

手持云台目前主流的无线方式是BLE，相比传统的线控，无线更方便快捷，且每部手机都配有蓝牙功能，后续随着云台功能形态的转变，需要更高的数据带宽，以及更远的传输记录，WiFi不失为一种更好的选择。目前为大家推荐我司代理的两颗BLE芯片：

表二 蓝牙芯片参数

如表二所示。两颗IC均为BLE5.0，相比BLE4.0/2,功耗更低，且支持FOTA功能，对于手持设备，续航时间将更久，相比于其他蓝牙SOC，RSL10的电压范围更广，对于锂电池供电的手持云台，电能利用率更高。