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20 分钟

使用TB67S569FTG和STM32F302VC驱动和控制小型步进电机

BiCD恒流两相双极步进电机驱动器

Stepper 23 Click with CLICKER 4 for STM32F302VCT6

已发布 7月 22, 2025

点击板

Stepper 23 Click

开发板

CLICKER 4 for STM32F302VCT6

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F302VC

在需要精确定位和运动调节的项目中控制双极步进电机。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 23 Click 基于东芝半导体的 TB67S569FTG,这是一款 BiCD 恒流 2 相双极步进电机驱动 IC。TB67S569FTG 采用 PWM 斩波型 2 相双极驱动系统,并利用带有 MOSFET 的 BiCD 工艺作为输出功率晶体管。显著特点包括用于高效 PWM 恒流驱动的高级动态混合衰减(ADMD)功能、高耐压和电流能力,耐压高达 34V,通过 VM 端子外部供电,范围为 10 至 34V,每相支持最大工作电流为 1.8A(绝对最大额定值为 2A)。它还集成了安全机制,如过温检测(TSD)、过流检测(ISD)和低电压检测(UVLO)。此 Click 板™ 是各种应用中小型步进电机的完美解决方案,例如消费电子和工业设备。在 PWM 恒流模式下的电流值由高精度电压调节器 MCP1501 获得的参考电压设置。此外,TB67S569FTG 的电流阈值点与 MCP1501 一起,可以通过板载标记为 VR 的微调器手动设置。Stepper 23 Click 的控制通过 mikroBUS™ 插座上的特定引脚进行管理:CLK 时钟信号(路由到默认的 PWM 位置)在每个上升沿推进电机的当前步进和电气角度。

启用引脚(EN 引脚)控制输出 A 和 B 步进电机驱动通道的激活状态。此外,DIR 引脚确定步进电机的旋转方向,高逻辑电平表示正向旋转,低逻辑电平表示反向旋转。由于 mikroBUS™ 上的控制引脚数量有限,Stepper 23 Click 还集成了 PCA9555A 端口扩展器。这个端口扩展器通过 I2C 接口提供对 TB67S569FTG 及其功能的额外控制。通过这个端口扩展器启用的关键功能之一是衰减模式。可选择的混合衰减功能允许在混合、慢、快和 ADMD(东芝的高级动态混合衰减技术)四种衰减模式之间切换。这种优化增强了步进电机的性能和效率。此外,扭矩模式引脚通过调整两个 TRQ 引脚的逻辑电平设置电机的扭矩。可以在不改变电流调节器的参考电压水平的情况下,将扭矩设置为 100%、75%、50% 或 25%。RST 引脚将内部计数器中的电气角度重置为初始位置。MO 引脚则指示初始电气角度位置的实现。除了这些功能外,端口扩展器还控制 DMODE 引脚,将步进分辨率设置为全步、半步、四分之一步、八分之一步、十六分之一步或三十二分之一步。睡眠模式功能

允许在省电模式(典型耗电量仅为 0.03uA)和正常操作模式之间切换。通过设置睡眠模式然后返回到正常操作模式,可以从过热或过流检测电路操作引起的强制关闭状态恢复。这些功能也可以通过多功能开关手动控制,选择特定的开关位置(1 为睡眠模式;2、3、4 为步进分辨率设置)允许轻松高效地管理板的操作。板上还包括两个 LED 状态指示灯:用于过温条件的 TSD 橙色 LED 和用于过流条件的 ISD 红色 LED。PCA9538A 允许通过将标记为 ADDR SEL 的 SMD 跳线定位在标记为 0 和 1 的适当位置来选择其 I2C 从属地址的最低有效位(LSB),并将其中断功能路由到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚。此 Click 板™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click 板™ 配有一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Stepper 23 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 23 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Rotation Direction Control
PC4
AN
Output Enable
PC15
RST
ID COMM
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Step Clock
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 23 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

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

该库包含 Stepper 23 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper23_set_direction - 此功能通过设置 DIR 引脚的逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper23_set_step_mode - 此功能设置步进模式分辨率设置。

  • stepper23_drive_motor - 此功能以选定的速度驱动电机完成特定数量的步数。

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 23 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 23 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 "stepper23.h"

static stepper23_t stepper23;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper23_cfg_t stepper23_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.
    stepper23_cfg_setup( &stepper23_cfg );
    STEPPER23_MAP_MIKROBUS( stepper23_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper23_init( &stepper23, &stepper23_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER23_ERROR == stepper23_default_cfg ( &stepper23 ) )
    {
        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" );
    stepper23_set_direction ( &stepper23, STEPPER23_DIR_CW );
    stepper23_set_step_mode ( &stepper23, STEPPER23_MODE_FULL_STEP );
    stepper23_drive_motor ( &stepper23, 200, STEPPER23_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
    stepper23_set_direction ( &stepper23, STEPPER23_DIR_CCW );
    stepper23_set_step_mode ( &stepper23, STEPPER23_MODE_HALF_STEP_TYPE_A );
    stepper23_drive_motor ( &stepper23, 200, STEPPER23_SPEED_MEDIUM );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
    stepper23_set_direction ( &stepper23, STEPPER23_DIR_CCW );
    stepper23_set_step_mode ( &stepper23, STEPPER23_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper23_drive_motor ( &stepper23, 400, STEPPER23_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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