初学者
10 分钟

使用TMC2240和STM32L496AG实现步进电机的更平滑和更精确控制

具有串行通信接口和广泛诊断功能的智能高性能步进电机驱动器

Silent Step 4 Click with Discovery kit with STM32L496AG MCU

已发布 7月 22, 2025

点击板

Silent Step 4 Click

开发板

Discovery kit with STM32L496AG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L496AG

由于行业中最先进的步进电机驱动器,体验绝对无噪音的电机运行,同时实现最大效率和最佳电机转矩。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Silent Step 4 Click基于Analog Devices的TMC2240,这是一款智能集成步进驱动器。它高度集成,高效率,并具有一流的性能步进驱动器。每个H桥的最大输出电流为3A,由板载电阻器设置。但是,您可以通过软件将其设置为较低水平。步进驱动器还具有丰富的诊断和保护功能,如短路保护/OCP、热关断和欠压锁定。它可以测量驱动器温度,估算电机温度等。一个很酷的功能是将旋转编码器接口直接集成到步进驱动器中。外部增量编码器可以通过ENC连接器连接。编码

器可用于在编码器位置和外部斜坡发生器位置之间动态一致性检查。提供32位编码器计数器。StallGuard2是检测电机堵转的一个很好的功能,并且是步进驱动器的诊断系统的一部分。Silent Step 4 Click使用4线SPI串行接口与主机MCU通信,支持最大频率高达10MHz。电机通过STP和DIR引脚上的步进和方向输入来控制。每个步进可以是完整步进或微步进。附加功能是通过NXP的8位I/O端口PCA9538提供的。PCA9538使用I2C接口与主机MCU通信。I2C地址可以通过

ADDR SEL跳线设置。它提供了对DIAG输出和过压指示器的监视。它还控制步进驱动器的使能和休眠输入。主机MCU可以通过RST引脚重置PCA9538,并通过INT引脚接收中断。该Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压级别。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正常使用通信线路。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Silent Step 4 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

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。

Silent Step 4 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Direction Control
PA4
AN
Reset / ID SEL
PB2
RST
SPI Select / ID COMM
PG11
CS
SPI Clock
PI1
SCK
SPI Data OUT
PD3
MISO
SPI Data IN
PI3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Step Control
PA0
PWM
Interrupt
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

Silent Step 4 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

软件支持

库描述

该库包含 Silent Step 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • silentstep4_set_direction - 该函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设置电机方向。

  • silentstep4_set_step_res - 该函数在CHOPCONF寄存器中设置微步分辨率位。

  • silentstep4_drive_motor - 该函数以所选速度驱动电机进行特定数量的步进。

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 Silent Step 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Silent Step 4 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 "silentstep4.h"

static silentstep4_t silentstep4;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    silentstep4_cfg_t silentstep4_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.
    silentstep4_cfg_setup( &silentstep4_cfg );
    SILENTSTEP4_MAP_MIKROBUS( silentstep4_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = silentstep4_init( &silentstep4, &silentstep4_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( SILENTSTEP4_ERROR == silentstep4_default_cfg ( &silentstep4 ) )
    {
        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" );
    silentstep4_set_direction ( &silentstep4, SILENTSTEP4_DIR_CW );
    silentstep4_set_step_res ( &silentstep4, SILENTSTEP4_MRES_FULLSTEP );
    silentstep4_drive_motor ( &silentstep4, 200, SILENTSTEP4_SPEED_SLOW );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
    silentstep4_set_direction ( &silentstep4, SILENTSTEP4_DIR_CCW );
    silentstep4_set_step_res ( &silentstep4, SILENTSTEP4_MRES_2 );
    silentstep4_drive_motor ( &silentstep4, 200, SILENTSTEP4_SPEED_MEDIUM );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
    silentstep4_set_direction ( &silentstep4, SILENTSTEP4_DIR_CCW );
    silentstep4_set_step_res ( &silentstep4, SILENTSTEP4_MRES_4 );
    silentstep4_drive_motor ( &silentstep4, 400, SILENTSTEP4_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

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