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10 分钟

使用 TB67S102 和 PIC32MZ2048EFM100 确保在办公自动化和工业环境中的卓越性能

为成功而设计:通往无缝自动化的道路

Multi Stepper Click - TB67S102 with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 24, 2024

点击板

Multi Stepper Click - TB67S102

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

我们的驱动器的主要目的是为您的自动化需求带来准确性和可靠性,提升生产力并确保一致的性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Multi Stepper Click 基于 TB62269FTG,这是一款来自东芝半导体的使用 PWM 切断器(由外部电阻 R2 和电容 C1 定制)的两相双极步进电机驱动器。TB62269FTG 配备内置时钟解码器(CLOCK-in 控制),这意味着每次 CLK 信号的上升沿(连接到 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚)都会移动电机的每一步电角。它还集成了低导通电阻的 MOSFET 输出级,可以提供 1.2A 电流,电机输出电压额定值为 38V,并具有过电流和过温检测等集成保护机制。此外,它允许从全步到 1/32 步的分辨率,这有助于显著降低电机噪声,实现更平滑的操作和更精确的控制。如前所述,TB62269FTG 通过其控制信号支持各种步进分辨率配置。这些控制信号是通过 PCA9555A 端口扩展器提供的,该扩展器通过 I2C 串行接口与 MCU 通信。该 Click board™ 还允许在标有 P1 和 P2 的 J1 接口引脚上连接外部步进分辨率控制信号,以控制设备的 DMODE1 和 DMODE2。PCA9555A 还允许通过设置标有 ADDR SEL 的 SMD 跳线选择其 I2C 地

址的最低有效位(LSB)到标有 0 和 1 的适当位置。输出通道的电流值可以通过板载电位器 VR1 手动设置,该电位器将参考电压设置为 0V 到 3.3V。JP4 跳线的默认配置是 VREF 位置,通过 VR1 电位器设置两个通道的输出电流。在这种情况下,请避免将 JP4 跳线设置为 P4 位置,因为 VREFA 引脚需要模拟信号进行设置。此外,当所有三个步进分辨率控制信号处于低逻辑状态时,该 Click board™ 具有 Standby 功能,用于通过将所有电机控制引脚设置为低逻辑状态切换到 Standby 模式。当 Standby 模式激活时,TB62269FTG 会停止为内部振荡电路和电机输出部分供电(无法执行电机驱动)。除了 I2C 通信外,还使用了几个连接到 mikroBUS™ 插座的 GPIO 引脚。标有 EN 并连接到 mikroBUS™ 插座 CS 引脚的 Enable 引脚优化了用于电源开/关目的的功耗。一个简单的旋转方向功能连接到 mikroBUS™ 插座的 AN 引脚,允许 MCU 管理步进电机的方向(顺时针或逆时针),而 mikroBUS™ 插座的 RST 引脚则通过内

部计数器初始化电角以设置初始位置。关于角度监控,该驱动器有两种监控方式,通过将标有 JP5 的 SMD 跳线设置到标有 P6 或 INT 的适当位置来选择,是通过扩展器还是通过 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚进行监控。如果 JP5 跳线选择 INT 位置,则 JP10 跳线需要未安装。此外,它还有一个用于异常指示的 LED。如果检测到过温或过流等状态,则会通过标有 DIAG 的红色 LED 以及通过 I2C INT 到 mikroBUS™ INT 引脚的 P7 引脚指示异常,前提是 JP5 设置为 P6。Multi Stepper Click 支持 TB62269FTG 的外部电源,可以连接到标有 VM 的输入端子,电压范围应在 10V 到 38V 之间,而步进电机线圈可以连接到标有 B+、B-、A- 和 A+ 的端子。该 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压级别操作。这种方式,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了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。

Multi Stepper Click - TB67S102 hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side 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。电机以 100Hz 的频率运行,在 25°C 时的直流电阻为 50Ω ±7%。其空载牵引频率大于 600Hz,空载出牵引频率超过 1000Hz,确保在不同场景下的可靠性。28BYJ-48 在 120Hz 时的自定位扭矩和牵引扭矩均超过 34.3mN.m,表现出色。其摩擦扭矩范围为 600 到 1200 gf.cm,而拉入扭矩为 300 gf.cm。这款电机是满足您步进电机需求的可靠且高效的选择。

Multi Stepper Click - TB67S102 accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Rotation Direction
RPB4
AN
Reset
RA9
RST
Enable
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Clock Signal
RPE8
PWM
Interrupt
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Multi Stepper Click - TB67S102 Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MB 1 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
Curiosity PIC32 MZ EF 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 Multi Stepper Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • multisteppertb67s102_set_step_mode - 该函数设置步进模式分辨率设置。

  • multisteppertb67s102_drive_motor - 该函数以选定的速度驱动电机特定步数。

  • multisteppertb67s102_set_direction - 该函数通过设置AN引脚逻辑状态来设置电机方向。

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 MultiStepperTB67S102 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Multi Stepper TB67S102 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 steps and then counter-clockiwse for 100 steps with
 * 2 seconds delay before changing the direction.
 * 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 "multisteppertb67s102.h"

static multisteppertb67s102_t multisteppertb67s102;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    multisteppertb67s102_cfg_t multisteppertb67s102_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.
    multisteppertb67s102_cfg_setup( &multisteppertb67s102_cfg );
    MULTISTEPPERTB67S102_MAP_MIKROBUS( multisteppertb67s102_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == multisteppertb67s102_init( &multisteppertb67s102, &multisteppertb67s102_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MULTISTEPPERTB67S102_ERROR == multisteppertb67s102_default_cfg ( &multisteppertb67s102 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Move 200 steps clockwise \r\n\n" );
    multisteppertb67s102_set_direction ( &multisteppertb67s102, MULTISTEPPERTB67S102_DIR_CW );
    multisteppertb67s102_drive_motor ( &multisteppertb67s102, 200, MULTISTEPPERTB67S102_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 100 steps counter-clockwise \r\n\n" );
    multisteppertb67s102_set_direction ( &multisteppertb67s102, MULTISTEPPERTB67S102_DIR_CCW );
    multisteppertb67s102_drive_motor ( &multisteppertb67s102, 100, MULTISTEPPERTB67S102_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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