初学者
10 分钟

使用TB6549FG和TM4C1299KCZAD最大化电机性能

释放电机的全部潜力

DC MOTOR 3 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 26, 2024

点击板

DC MOTOR 3 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C1299KCZAD

掌控你的电机,推动工程设计创新,实现高达2安培的刷式电机控制!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC MOTOR 3 Click基于东芝半导体的TB6549FG,这是一款用于直流电机的全桥驱动器。TB6549FG具有内置的过电流保护、热关断电路、待机系统和PWM电机功能。全桥意味着它可以以两个方向运行连接的电机。它有四种模式来控制直流电机,顺时针、逆时针、短刹车和停止。为了防止当上下晶体管都处于打开状态时的穿透电流,在IC中提供了300ns的死区,当其中一个晶体管从打开变为关闭,或反之亦然。请注意,在顺时针和逆时针之间或顺时针(逆时针)和短刹车模式之间的转换时,IC中也提供了死区,从而消除了关闭时间的需求。 TB6549FG还集成了一个具有低约1Ω的开关

电阻的高效全桥。在此Click board™上,电 机速度可以通过mikroBUS™插座上的PWM信号进行控制。当提供PWM控制时,将重复正常和短刹车操作。不要尝试通过向待机引脚输入PWM信号来控制输出。这样做可能会导致输出信号不稳定,从而破坏IC。在待机模式下,除了待机电路和待机条件下的电荷泵电路外,所有电路都处于关闭状态。DC MOTOR 3 Click具有SLP引脚以控制待机模式。引脚IN1和IN2可以根据数据表中的逻辑状态选择四种驱动模式之一,即顺时针、逆时针、短刹车和停止。DC MOTOR 3 Click不使用来自mikroBUS™插座的TB6549FG或连 接的电机的电源。右侧螺钉端子将电机供

电,最大供电电压为27V。根据所需的电机驱动方向,可以通过左侧螺钉端子连接直流电机,最大输出为2A。在DC MOTOR 3 Click的底部是一个BAT SEL跳线,用于设置输出电路中上电晶体管的门驱动的充电泵。在此Click board™上,默认选择24V。该Click board™可以使用3.3V或5V逻辑电压电平工作。这样,既能够使用3.3V又能够使用5V的MCU都可以正确地使用通信线路。但是,该Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

DC MOTOR 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

212

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

DC Gear Motor - 430RPM(3-6V)代表了电机和齿轮箱的完美结合,通过增加齿轮来降低电机速度,同时增加扭矩输出。这款齿轮电机采用了斜齿轮箱,使其成为对扭矩和速度要求较低的应用具有高度可靠性的解决方案。齿轮电机最关键的参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载时的速度为520转/分,最大效率时为430转/分,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,可逆时针/逆时针旋转,这款电机是许多机器人、医疗设备、电动门锁等领域最初由刷式直流电机执行的功能的出色解决方案。

DC MOTOR 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Control Signal Input 1
PE3
AN
Control Signal Input 2
PB6
RST
Standby Mode
PE7
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
External Sync
PD0
PWM
Interrupt
PB4
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DC MOTOR 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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 DC MOTOR 3 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • dcmotor3_clockwise - 该函数将旋转方向设置为顺时针方向,通过设置 AN 引脚和清除 RST 引脚。

  • dcmotor3_counter_clockwise - 该函数将旋转方向设置为逆时针方向,通过清除 AN 引脚和设置 RST 引脚。

  • dcmotor3_short_brake - 该函数通过设置 DC Motor 3 Click 板上的 AN 和 RST 引脚来刹车。

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 
 * @brief DcMotor3 Click example
 * 
 * # Description
 * This click has four operating modes: clockwise, counter-clockwise, short brake and stop. 
 * The operating mode is configured through IN1 and IN2 pins.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enable's - GPIO,
 * PWM initialization, set PWM duty cycle and PWM frequency, start PWM, enable the engine, and start write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of DC Motor 3 Click board.
 * DC Motor 3 Click communicates with register via PWM interface.
 * It shows moving in the left direction from slow to fast speed
 * and from fast to slow speed.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * 
 * @author Nikola Peric
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor3.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static dcmotor3_t dcmotor3;
static log_t logger;
uint8_t dcmotor3_direction = 1;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor3_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    dcmotor3_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dcmotor3_init( &dcmotor3, &cfg );

    dcmotor3_set_duty_cycle ( &dcmotor3, 0.0 );
    dcmotor3_pwm_start( &dcmotor3 );
    Delay_ms( 1000 );
    dcmotor3_enable( &dcmotor3 );
    Delay_ms( 1000 );
    log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
}

void application_task ( void )
{    
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;

    if ( dcmotor3_direction == 1 )
    {
        dcmotor3_clockwise( &dcmotor3 );
        log_printf( &logger, ">>>> CLOCKWISE " );
        dcmotor3_enable ( &dcmotor3 );
    }
    else
    {
        dcmotor3_counter_clockwise( &dcmotor3 );
        log_printf( &logger, "<<<< COUNTER CLOCKWISE " );
        dcmotor3_enable ( &dcmotor3 );
    }

    dcmotor3_set_duty_cycle ( &dcmotor3, duty );
    log_printf( &logger, "Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    Delay_ms( 500 );

    if ( 10 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 1;
                
        if ( dcmotor3_direction == 1 )
        {
            dcmotor3_direction = 0;
        }
        else if ( dcmotor3_direction == 0 )
        {
            dcmotor3_direction = 1;
        }
    }
    duty_cnt += duty_inc;
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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