初学者
10 分钟

使用DRV8825和PIC32MZ2048EFH100将您的项目提升到前所未有的精度和控制水平

超越旋转和转动:与我们一起重新定义运动控制

Stepper 21 Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 27, 2024

点击板

Stepper 21 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

使用我们的高性能步进电机驱动器改造您的项目,提供无与伦比的精度和易于集成的特性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Stepper 21 Click基于德州仪器的步进电机控制器集成电路DRV8825。通过集成两个NMOS H桥、电流感应和STEP/DIR接口,DRV8825允许与控制电路轻松接口。STEP/DIR接口提供了一种简单的方法来通过索引表前进,方向由DIR输入引脚确定,索引器每个STEP输入引脚的上升沿移动一次。它使用快速、慢速和混合衰减三种衰减模式,作为高度可配置的电流调节。其他功能包括过流保护、热关断、电源电压欠压锁定和故障条件指示。主机MCU可以通过mikroBUS™插座的DIR和STP引脚直接控制步进驱动器的方向和步数。Stepper 21 Click的特色之一是配有一个VREF电位计,用于设置A和B桥绕组电流的参考电压。Stepper 21 

Click还使用PCA9538A,这是NXP Semiconductors的低电压8位I/O端口扩展器,通过其标准的双线接口与主机MCU通信并控制一些步进驱动器的功能。PCA9538A提供了一组灵活的GPIO,包含一个8位寄存器集,并且对于通过引脚有限的mikroBUS™插座将DRV8825控制引脚接口到主机MCU是必要的。除了标准的双线接口,主机MCU还可以通过mikroBUS™插座的RST和INT引脚访问扩展器的复位和中断线。当任何输入状态与其对应的输入端口寄存器状态不同时,中断输出被激活。扩展器的I2C地址可以通过默认设置为0的ADDR SEL跳线选择。扩展器还可以控制其他功能,如睡眠模式、原点位置指示、衰减模式选择、

由过温和过流保护触发的故障指示,或者允许您打开或关闭步进驱动器。最后但同样重要的是,扩展器控制微步模式组合(Mode 0-2),从而允许选择全步、1/2步、1/4步、1/8步、1/16步和1/32步。Stepper 21 Click支持DRV8825的外部电源,可以连接到标记为INPUT VM的输入端子,范围应在8.2V到45V(2.5A)之间,而步进电机线圈可以连接到标记为B+、B-、A-和A+的端子。该Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压电平,从而使3.3V和5V的MCU都能够正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的功能库和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Stepper 21 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,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 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 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。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。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、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件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。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

你完善了我!

配件

28BYJ-48是一款适应性强的5VDC步进电机,设计紧凑,适用于各种应用。它具有四相,速度变化比为1/64,步距角为5.625°/64步,允许精确控制。该电机在100Hz频率下工作,在25°C时具有50Ω ±7%的直流电阻。它的空载牵引频率大于600Hz,空载脱扣频率超过1000Hz,确保在不同场景中的可靠性。28BYJ-48在120Hz时的自定位转矩和牵引转矩均超过34.3mN.m,提供强大的性能。其摩擦转矩范围为600到1200 gf.cm,而拉入转矩为300 gf.cm。该电机是满足您步进电机需求的可靠高效选择。

Stepper 21 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Stepper Direction
RB11
AN
Reset
RE2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Stepper Indexer
RC14
PWM
Interrupt
RD9
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Stepper 21 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MB1 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 Stepper 21 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepper21_set_step_mode - 此功能设置步进模式分辨率设置。

  • stepper21_set_direction - 此功能通过设置DIR引脚逻辑状态来设置电机方向。

  • stepper21_drive_motor - 此功能以选定速度驱动电机进行特定步数。

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 21 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Stepper 21 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 400 quarter
 * steps with 2 seconds delay before changing the direction. 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 "stepper21.h"

static stepper21_t stepper21;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepper21_cfg_t stepper21_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.
    stepper21_cfg_setup( &stepper21_cfg );
    STEPPER21_MAP_MIKROBUS( stepper21_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepper21_init( &stepper21, &stepper21_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( STEPPER21_ERROR == stepper21_default_cfg ( &stepper21 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 200 full steps clockwise \r\n\n" );
    stepper21_set_step_mode ( &stepper21, STEPPER21_MODE_FULL_STEP );
    stepper21_set_direction ( &stepper21, STEPPER21_DIR_CW );
    stepper21_drive_motor ( &stepper21, 200, STEPPER21_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise \r\n\n" );
    stepper21_set_step_mode ( &stepper21, STEPPER21_MODE_QUARTER_STEP );
    stepper21_set_direction ( &stepper21, STEPPER21_DIR_CCW );
    stepper21_drive_motor ( &stepper21, 400, STEPPER21_SPEED_VERY_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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