初学者
10 分钟

使用DRV8886和STM32L496AG驱动步进电机

带集成电流感应的PWM微步进步进电机驱动器

Stepper 6 click with Discovery kit with STM32L496AG MCU

已发布 7月 22, 2025

点击板

Stepper 6 click

开发板

Discovery kit with STM32L496AG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L496AG

一种用于驱动双极步进电机的解决方案,确保安静运行、精确控制和简便设置,非常适合需要可靠性能的项目。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 6 Click基于德州仪器的DRV8886,这是一款高度集成的带有电流感应功能的双极步进电机驱动器。该集成驱动器提供了一个简单的接口,具有一组用于控制步进电机功能的引脚。由于引脚数量超过了mikroBUS™的通用引脚,因此使用了一个额外的端口扩展IC,暴露出一个用于与主MCU通信的两线I2C接口。端口扩展IC是PCA9538,这是来自NXP Semiconductor的带有I2C接口、中断和复位的8位端口扩展器。集成的N-Channel功率MOSFET H桥的高效率允许高效运行:Stepper 6 Click可以承受高达3A的峰值电流,而内部电流限制设置为每个桥1.4A。Click board™可以在8V到35V的范围内工作。然而,在接近电流和电压上限时会发生组件发热。如果温度阈值达到150°C,将启动热保护,并通过DRV8886 IC的默认引脚指示故障状态。nFAULT引脚连接到端口扩展IC,允许通过I2C接口读取其状态。PCA9538的I2C接口总线连接到mikroBUS™的相应引脚(SCL和SDA),允许主机MCU控制它并读取其引脚状态。PCA9538还连接到其他引脚:M0和M1引脚连接到该IC,允许通过I2C接口配置微步进。这两个引脚设置微步进大小,从1步到1/6步。线圈中的电流

是索引的,并且取决于位置,因此0°角将允许100%的电流通过线圈,将其缩小到90°时为0%。这些电流值随着步进位置而变化,H桥输出上的微步进电流是一个正弦函数。当需要更高的电机RPM时,还可以使用附加的非圆形半步进模式。在这种模式下,电流从0%切换到100%,没有中间的索引值。DRV8886 IC的一个关键特性是集成了感应电阻,减少了设计复杂性。线圈的电流衰减由DRV8886 IC控制,该IC提供了三种不同的衰减模式:慢衰减、慢混合衰减和全混合衰减。正确的衰减模式对于防止线圈中的电流调节丢失非常重要,这可能会降低步进电机控制的效率。DECAY引脚控制衰减模式,并连接到SMD跳线JP3,允许其拉高(到DVDD)或拉低(到GND)。DRV8886提供了关于衰减模式以及如何为每个模式设置该引脚的详细信息。通过RREF引脚设置最大电流限制。使用DAC转换器设置该引脚的电压。该引脚通常使用连接到GND的电阻,但Stepper 6 Click使用Microchip的MCP4921,这是一个具有SPI接口的专用12位DAC。通过这种方式,固件可以更改最大电流限制。MCP4921的SPI接口连接到mikroBUS™,允许主机MCU控制最大电流限制。

最大电流还可以通过TRQ引脚进一步缩小,该引脚可以有三种不同状态。该引脚上的逻辑低状态不会缩小电流限制。逻辑高状态将电流限制因子缩小到50%。如果引脚处于高阻状态(浮动),电流限制因子将为75%。DRV8886的STEP、DIR和EN引脚直接连接到mikroBUS™引脚AN、PWM和RST。这些引脚构成了步进电机驱动接口的基本部分,通常用于许多类似设备:STEP输入引脚上的上升沿将使内部顺序器(索引器)前进一步;DIR引脚设置方向,而EN引脚启用输出驱动器。该引脚上的逻辑低电平禁用输出上的H桥,使逻辑部分仍然可操作。STEP输入引脚上的上升沿将仍然使内部顺序器前进,但连接的电机不会动作,因为H桥已禁用。Stepper 6 Click有额外的SMD跳线,用于设置PCA9538端口扩展器的I2C从器件地址(JP1和JP2),以及逻辑电压电平选择SMD跳线,允许选择3.3V或5V,从而允许与各种不同的MCU接口。电机电源以及双极步进电机的两个线圈(A和B)通过螺钉端子块连接到Click board™,根据端子底部的Click board™上的标签进行连接。

Stepper 6 click hardware overview image

功能概述

开发板

32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成

了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调

试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。

Discovery kit with STM32L496AG MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32L496AG Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

169

RAM (字节)

327680

你完善了我!

配件

28BYJ-48是一款适应性强的5V直流步进电机,设计紧凑,适用于各种应用。它具有四个相位,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,允许精确控制。该电机以100Hz的频率运行,在25°C时的直流电阻为50Ω ±7%。其空载吸引频率大于600Hz,空载脱离频率超过1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。28BYJ-48在120Hz时的自定位转矩和吸引转矩均超过34.3mN.m,表现出强劲的性能。其摩擦转矩范围为600到1200 gf.cm,而吸入转矩为300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠且高效的选择。

Stepper 6 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Step Control
PA4
AN
Chip Enable
PB2
RST
SPI Chip Select
PG11
CS
SPI Clock
PI1
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PI3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Direction Control
PA0
PWM
PCA9538 Reset
PH2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 6 click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Discovery kit with STM32L496AG MCU作为您的开发板开始。

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Thermo 21 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 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
Discovery kit with STM32H750XB MCU 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

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了Stepper 6 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • stepper6_set_direction - 该函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设置电机方向

  • stepper6_set_step_mode - 该函数设置步进模式的分辨率设置

  • stepper6_drive_motor - 该函数以选定的速度驱动电机进行特定步数

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 6 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 6 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 2 seconds 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 "stepper6.h"

static stepper6_t stepper6;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper6_cfg_t stepper6_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.
    stepper6_cfg_setup( &stepper6_cfg );
    STEPPER6_MAP_MIKROBUS( stepper6_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = stepper6_init( &stepper6, &stepper6_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER6_ERROR == stepper6_default_cfg ( &stepper6 ) )
    {
        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" );
    stepper6_set_direction ( &stepper6, STEPPER6_DIR_CW );
    stepper6_set_step_mode ( &stepper6, STEPPER6_MODE_FULL_STEP );
    stepper6_drive_motor ( &stepper6, 200, STEPPER6_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
    stepper6_set_direction ( &stepper6, STEPPER6_DIR_CCW );
    stepper6_set_step_mode ( &stepper6, STEPPER6_MODE_HALF_STEP );
    stepper6_drive_motor ( &stepper6, 200, STEPPER6_SPEED_MEDIUM );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
    stepper6_set_direction ( &stepper6, STEPPER6_DIR_CCW );
    stepper6_set_step_mode ( &stepper6, STEPPER6_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper6_drive_motor ( &stepper6, 400, STEPPER6_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 1000 );
    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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。