初学者
10 分钟

使用DRV8711和STM32F302VC驱动双极步进电机和有刷直流电机

具有1/256微步进和防堵转检测功能的双极步进电机门驱动器

Stepper 22 Click with CLICKER 4 for STM32F302VCT6

已发布 7月 22, 2025

点击板

Stepper 22 Click

开发板

CLICKER 4 for STM32F302VCT6

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F302VC

通过先进的微步进和自适应电流管理,实现步进电机和直流电机的精确运动控制

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 22 Click基于德州仪器(Texas Instruments)的DRV8711双极步进电机栅极驱动器,专为精确运动控制设计。它使用外部N沟道MOSFET(具体来说是来自德州仪器的四个双N沟道功率MOSFET,CSD87502Q2)来高效驱动双极步进电机,或驱动连接到A-B端子的两个有刷直流电机,支持最大输出电流高达5A。该板需要外部8V至30V的电源供应,通过INPUT连接器提供电力。DRV8711集成的微步进索引器支持从全步到1/256步的多种步进模式,确保平稳且精确的电机控制。此外,自适应消隐时间和多种电流衰减模式(包括自动混合衰减模式)使运动更加平滑流畅。此Click板™非常适合应用于办公自动化设备、工厂自动化、机器人技术等领域。

Stepper 22 Click使用标准的4线SPI串行接口来编程设备操作并与主MCU通信。通过一个简单的STEP/DIR接口来控制步进电机,外部控制器可以决定电机的步进方向和速度。微步进分辨率范围从全步到1/256步,可通过mikroBUS™插座上的STP引脚进行选择。DRV8711的所有其他功能可以通过板载的I2C可配置GPIO扩展器PCA9538A进行管理。PCA9538A可控制如B桥控制、电机步进方向、低功耗休眠模式,以及步进驱动IC的复位功能。此外,输出电流(扭矩)、步进模式、衰减模式和失速检测都可以通过SPI串行接口进行编程。PCA9538A还允许通过调整标记为ADDR SEL的SMD跳线选择其I2C地址的最低有效位(LSB),选择位置为0或1。

mikroBUS™插座上的RST引脚允许重置扩展器,而INT引脚可用于路由各种状态信号,如通过mikroBUS™插座上的EMF引脚报告的反电动势输出和故障情况,包括过流、短路、欠压锁定和过温。此外,两个标记为FAULT和STALL的红色LED可以直观地指示电机失速和故障状态。此Click板™可以在3.3V或5V逻辑电平下运行,可通过VCC SEL跳线进行选择。这样,支持3.3V和5V逻辑电平的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Stepper 22 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 4 for STM32F3 是一款紧凑型开发板,作为完整的解决方案而设计,可帮助用户快速构建具备独特功能的定制设备。该板搭载 STMicroelectronics 的 STM32F302VCT6 微控制器,配备四个 mikroBUS™ 插槽用于连接 Click boards™、完善的电源管理功能以及其他实用资源,是快速开发各类应用的理想平台。其核心 MCU STM32F302VCT6 基于高性能 

Arm® Cortex®-M4 32 位处理器,运行频率高达 168MHz,处理能力强大,能够满足各种高复杂度任务的需求,使 Clicker 4 能灵活适应多种应用场景。除了两个 1x20 引脚排针外,板载最显著的连接特性是四个增强型 mikroBUS™ 插槽,支持接入数量庞大的 Click boards™ 生态系统,该生态每日持续扩展。Clicker 4 各功能区域标识清晰,界面直观简洁,极大

提升使用便捷性和开发效率。Clicker 4 的价值不仅在于加速原型开发与应用构建阶段,更在于其作为独立完整方案可直接集成至实际项目中,无需额外硬件修改。四角各设有直径 4.2mm(0.165")的安装孔,便于通过螺丝轻松固定。对于多数应用,只需配套一个外壳,即可将 Clicker 4 开发板转化为完整、实用且外观精美的定制系统。

CLICKER 4 for STM32F302VCT6 double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32F302VC Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

100

RAM (字节)

40960

你完善了我!

配件

17HD40005-22B 步进电机是一款双相混合电机,具有高扭矩、高速度和低噪音性能。它配有一根 1 米长的电线,连接端有可选端口,并带有热缩管以防止缠绕。电机的 D 形轴长为 22mm。该电机采用斩波波恒流驱动,具有双相 4 线激励模式,可实现正反转。电源顺序按照 AB-BC-CD-DA 顺序排列,从轴端看为顺时针方向。其额定电流为 1.3A DC,额定电压为 2.4V,步进角为 1.8°,绝缘等级为 B。此步进电机非常适用于需要精确运动控制和可靠性的应用。

Stepper 22 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Back-EMF Output
PC4
AN
Reset / ID SEL
PC15
RST
SPI Select / ID COMM
PA4
CS
SPI Clock
PA5
SCK
SPI Data OUT
PA6
MISO
SPI Data IN
PA7
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Step Control
PE9
PWM
Interrupt
PD0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB10
SCL
I2C Data
PB11
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 22 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

PIC32MZ MXS Data Capture Board front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以CLICKER 4 for STM32F302VCT6作为您的开发板开始。

PIC32MZ MXS Data Capture Board front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Thermo 21 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product6 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
PIC32MZ MXS Data Capture Board NECTO MCU Selection Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto image step 11 hardware assembly

软件支持

库描述

该库包含 Stepper 22 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper22_set_direction - 此函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设定电机的旋转方向。

  • stepper22_set_step_mode - 此函数设置步进模式的分辨率设置。

  • stepper22_drive_motor - 此函数以选定的速度驱动电机进行指定数量的步进。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Stepper 22 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 22 Click board by driving the 
 * motor in both directions for a desired number of steps.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor clockwise for 200 full steps and then counter-clockiwse for 200 half
 * steps and 400 quarter steps with a 1 second delay on driving mode change. All data is
 * being logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepper22.h"

static stepper22_t stepper22;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper22_cfg_t stepper22_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    stepper22_cfg_setup( &stepper22_cfg );
    STEPPER22_MAP_MIKROBUS( stepper22_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = stepper22_init( &stepper22, &stepper22_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER22_ERROR == stepper22_default_cfg ( &stepper22 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf ( &logger, " Move 200 full steps clockwise, speed: slow\r\n\n" );
    stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CW );
    stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_FULL_STEP );
    stepper22_drive_motor ( &stepper22, 200, STEPPER22_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
    stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CCW );
    stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_HALF_STEP );
    stepper22_drive_motor ( &stepper22, 200, STEPPER22_SPEED_MEDIUM );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
    stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CCW );
    stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper22_drive_motor ( &stepper22, 400, STEPPER22_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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