初学者
10 分钟

使用DRV8834和MK64FN1M0VDC12控制两个直流电机或一个双极步进电机的运动

双H桥电流控制电机驱动器

H-Bridge 15 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 24, 2024

点击板

H-Bridge 15 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

用于管理各种应用中的电机驱动功能的紧凑且适应性强的解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 15 Click 基于德州仪器的 DRV8834,这是一款双 H 桥步进或直流电机驱动器。每个 H 桥的输出驱动块由配置为 H 桥的 N 沟道功率 MOSFET 组成,用于驱动电机绕组。每个 H 桥都包含调节或限制绕组电流的电路。有两种一般控制模式:一种是具有简单步进/方向控制和高达 1/32 步微步进的索引逻辑;另一种是相位/使能控制,可以驱动外部参考,实现超过 1/32 步微步进。来自 NXP 的低电压 8 位 I/O 端口 PCA9538 控制电机驱动器输入的逻辑状态。通过将电机驱动器的 CONFIG 输入引脚设置为高电平

状态,可以选择索引模式。否则,可以选择相位/使能模式。请注意,直流电机只能在相位/使能模式下驱动,而步进电机可以在任意模式下驱动。PCA9538 允许您控制两个桥的使能输入、微步模式、步进输入、方向、睡眠模式等。它甚至接收电机驱动器的故障输出信号。两个桥的电压参考由电机驱动器电压参考输出和两个板载电位器(标记为 VREF A 和 VREF B)提供。通过这些电位器,您可以设置两个桥的绕组电流。两个桥的衰减模式可以通过未填充的跳线电阻来设置。H-Bridge 15 Click 使用 PCA9538 的标

准 2 线 I2C 接口,允许主机 MCU 控制电机驱动器输入。如果发生任何故障条件,它还会通过 INT 引脚通知主机 MCU。RST 引脚允许您重置 PCA9538。此 I/O 端口的 I2C 地址可以通过 I2C ADDR 跳线设置。在索引模式下,还有一个 ENA 引脚可以打开或关闭所有输出。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压级别进行操作。这样,具有 3.3V 和 5V 功能的 MCU 都可以正确使用通信线。另外,此 Click board™ 配有包含易于使用功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

H-Bridge 15 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。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,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

DC 齿轮电机 - 430RPM (3-6V) 代表了电机和齿轮箱的一体化组合,齿轮的添加导致电机速度降低,同时增加了扭矩输出。该齿轮电机具有正齿轮箱,是低扭矩和低速需求应用的高可靠性解决方案。齿轮电机的关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,空载速度为 520RPM,最大效率时速度为 430RPM,电流为 60mA,扭矩为 50g.cm。额定工作电压范围为 3-6V,支持顺时针/逆时针旋转方向,该电机是机器人、医疗设备、电动门锁等许多最初由有刷直流电机执行的功能的优秀解决方案。

H-Bridge 15 Click accessories image

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,步进角度为 5.625°/64 步,允许精确控制。电机在 100Hz 频率下运行,25°C 时的直流电阻为 50Ω ±7%。它的空载牵引频率大于 600Hz,空载脱出频率超过 1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。28BYJ-48 具有自定位力矩和牵引力矩,均在 120Hz 下超过 34.3mN.m,提供强大的性能。其摩擦力矩范围为 600 到 1200 gf.cm,拉入力矩为 300 gf.cm。这款电机是您步进电机需求的可靠高效选择。

H-Bridge 15 Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset / ID SEL
PB11
RST
Enable / ID COMM
PC4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PD8
SCL
I2C Data
PD9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

H-Bridge 15 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background 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
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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 H-Bridge 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge15_set_pins - H-Bridge 15 设置引脚功能。

  • hbridge15_set_sleep - H-Bridge 15 设置休眠功能。

  • hbridge15_set_out_state - H-Bridge 15 设置输出功能。

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 H-Bridge 15 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the H-Bridge 15 click board by
 * driving the motor in both directions with braking and freewheeling. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This example is driving a motor in both directions with 
 * motor braking and freewheeling in between.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge15.h"

static hbridge15_t hbridge15;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hbridge15_cfg_t hbridge15_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.
    hbridge15_cfg_setup( &hbridge15_cfg );
    HBRIDGE15_MAP_MIKROBUS( hbridge15_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == hbridge15_init( &hbridge15, &hbridge15_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HBRIDGE15_ERROR == hbridge15_default_cfg ( &hbridge15 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " Motor in forward mode. \r\n" );
    hbridge15_set_out_state( &hbridge15, HBRIDGE15_DRIVE_MOTOR_FORWARD );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, " Motor brake is on \r\n" );
    hbridge15_set_out_state( &hbridge15, HBRIDGE15_DRIVE_MOTOR_BRAKE );
    Delay_ms( 2000 );
    
    log_printf( &logger, " Motor in reverse mode. \r\n" );
    hbridge15_set_out_state( &hbridge15, HBRIDGE15_DRIVE_MOTOR_REVERSE );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, " Motor is coasting \r\n" );
    hbridge15_set_out_state( &hbridge15, HBRIDGE15_DRIVE_MOTOR_FREEWHEEL );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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