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。
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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。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

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
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
类别:步进电机