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30 分钟

使用DRV8874和MK64FN1M0VDC12将您的电机控制体验提升到新水平

精确控制,无限可能

DC Motor 15 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 24, 2024

点击板

DC Motor 15 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

今天拥抱刷式电机控制的力量,并在直流电机的启动序列期间自动调节电流!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC Motor 15 Click基于德州仪器的DRV8874,这是一款集成了N沟道H桥、充电泵、电流感知和比例输出、电流调节以及保护电路的集成电机驱动器。DRV8874可从外部供电电源4.5V至37V进行操作,为各种电机和负载提供广泛范围的输出负载电流。充电泵功能通过支持N沟道MOSFET半桥和100%占空比驱动来提高效率。此Click board™还集成了电流感知、调节和反馈功能。这些特性使得DRV8874能够在没有外部感应电阻或感应电路的情况下感知输出电流,从而降低了系统成本和复杂性。这还使得设备能够在电机停滞或扭矩事件发生时限制输出电流,并通过mikroBUS™上的AN引脚(标记为IPR)提供

关于负载电流的详细反馈给MCU。DRV8874集成了一个H桥输出功率级,可以通过PMODE引脚设置在不同的控制模式下运行。这个Click board™上的PMODE引脚设置为逻辑低电平,意味着设备被锁定在PH/EN模式中。PH/EN模式允许通过两个GPIO引脚(标记为IN2和IN1,路由到mikroBUS™插座的PWM和CS引脚)控制H桥,以实现速度和方向类型的接口。它还具有睡眠模式,通过关闭大部分内部电路,实现超低静态电流吸收。路由到mikroBUS™插座的RST引脚的SLP引脚提供了超低功耗模式,以在系统不活动期间最小化电流吸收。与产品描述中提到的一样,DC Motor 15 Click使用多个GPIO引脚与MCU进行通信。

除了用于调整电机速度和旋转方向的引脚之外,这个Click board™还具有一个标记为FLT的中断引脚,路由到mikroBUS™插座的INT引脚,用于保护设备和输出负载。当出现故障时,DRV8874进入故障模式,当恢复条件得到满足时,退出故障模式,并重新进入活动模式。这个Click board™可以选择使用通过VCC SEL跳线选择的3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,该Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

DC Motor 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)是电机和齿轮箱的完美结合,添加齿轮可降低电机速度同时增加扭矩输出。这种齿轮电机采用斜齿轮箱,使其成为对扭矩和速度要求较低的应用非常可靠的解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,空载时的速度为520RPM,在最大效率时为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,可实现顺时针/逆时针旋转,是机器人技术、医疗设备、电动门锁等领域原本由刷式直流电机执行的许多功能的优秀解决方案。

DC Motor 15 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Current Output
PB2
AN
Sleep Mode
PB11
RST
Motor Control Input 2
PC4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Motor control input 1
PA10
PWM
Fault Indicator
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DC Motor 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
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
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 DC Motor 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dcmotor15_forward - 该函数用于使电机向前运转。

  • dcmotor15_reverse - 该函数用于使电机向后运转。

  • dcmotor15_brake - 该函数用于刹车电机。

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 DC Motor 15 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DC Motor 15 click board. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and makes an initial log.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motor in the forward direction for 5 seconds, then pulls brake for 2 seconds, 
 * and after that drives it in the reverse direction for 5 seconds, and finally, 
 * disconnects the motor for 2 seconds. It will also calculates and displays the motor current consumption.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor15.h"

// Number of ADC conversions that will be performed for a single current measurement.
#define NUM_OF_ADC_CONVERSATIONS        1000  

// Time period for forward and reverse modes in seconds.  
#define RUN_PERIOD                      6  

// Time period for brake and stop modes in seconds.               
#define IDLE_PERIOD                     3     

static dcmotor15_t dcmotor15;   /**< DC Motor 15 Click driver object. */
static log_t logger;            /**< Logger object. */

void display_current ( dcmotor15_t *ctx, uint16_t delay )
{
    float current = 0;
    for ( uint8_t cnt = 0; cnt < delay; cnt++ ) 
    {  
        Delay_ms( 1000 );
        current = dcmotor15_get_current ( &dcmotor15, NUM_OF_ADC_CONVERSATIONS );
        log_printf( &logger, " Current : %.3f [A]\r\n", current ); 
    }
    log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );   
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    dcmotor15_cfg_t dcmotor15_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 );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    dcmotor15_cfg_setup( &dcmotor15_cfg );
    DCMOTOR15_MAP_MIKROBUS( dcmotor15_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == dcmotor15_init( &dcmotor15, &dcmotor15_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    dcmotor15_default_cfg ( &dcmotor15 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " The motor turns forward! \r\n" );
    dcmotor15_forward( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, RUN_PERIOD );
    log_printf( &logger, " Pull brake! \r\n" );
    dcmotor15_brake( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, IDLE_PERIOD );
    log_printf( &logger, " The motor turns in reverse! \r\n" );
    dcmotor15_reverse( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, RUN_PERIOD );
    log_printf( &logger, " The motor is disconnected (High-Z)!  \r\n" );
    dcmotor15_stop( &dcmotor15 );
    display_current ( &dcmotor15, IDLE_PERIOD );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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