通过先进的微步进和自适应电流管理,实现步进电机和直流电机的精确运动控制
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硬件概览
它是如何工作的?
Stepper 22 Click基于德州仪器(Texas Instruments)的DRV8711双极步进电机栅极驱动器,专为精确运动控制设计。它使用外部N沟道MOSFET(具体来说是来自德州仪器的四个双N沟道功率MOSFET,CSD87502Q2)来高效驱动双极步进电机,或驱动连接到A-B端子的两个有刷直流电机,支持最大输出电流高达5A。该板需要外部8V至30V的电源供应,通过INPUT连接器提供电力。DRV8711集成的微步进索引器支持从全步到1/256步的多种步进模式,确保平稳且精确的电机控制。此外,自适应消隐时间和多种电流衰减模式(包括自动混合衰减模式)使运动更加平滑流畅。此Click板™非常适合应用于办公自动化设备、工厂自动化、机器人技术等领域。
Stepper 22 Click使用标准的4线SPI串行接口来编程设备操作并与主MCU通信。通过一个简单的STEP/DIR接口来控制步进电机,外部控制器可以决定电机的步进方向和速度。微步进分辨率范围从全步到1/256步,可通过mikroBUS™插座上的STP引脚进行选择。DRV8711的所有其他功能可以通过板载的I2C可配置GPIO扩展器PCA9538A进行管理。PCA9538A可控制如B桥控制、电机步进方向、低功耗休眠模式,以及步进驱动IC的复位功能。此外,输出电流(扭矩)、步进模式、衰减模式和失速检测都可以通过SPI串行接口进行编程。PCA9538A还允许通过调整标记为ADDR SEL的SMD跳线选择其I2C地址的最低有效位(LSB),选择位置为0或1。
mikroBUS™插座上的RST引脚允许重置扩展器,而INT引脚可用于路由各种状态信号,如通过mikroBUS™插座上的EMF引脚报告的反电动势输出和故障情况,包括过流、短路、欠压锁定和过温。此外,两个标记为FAULT和STALL的红色LED可以直观地指示电机失速和故障状态。此Click板™可以在3.3V或5V逻辑电平下运行,可通过VCC SEL跳线进行选择。这样,支持3.3V和5V逻辑电平的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。
功能概述
开发板
EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。
EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和
基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。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,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
PIC
MCU 内存 (KB)
64
硅供应商
Microchip
引脚数
40
RAM (字节)
3896
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。

使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 22 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
stepper22_set_direction
- 此函数通过设置DIR引脚的逻辑状态来设定电机的旋转方向。stepper22_set_step_mode
- 此函数设置步进模式的分辨率设置。stepper22_drive_motor
- 此函数以选定的速度驱动电机进行指定数量的步进。
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 Stepper 22 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of the Stepper 22 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 a 1 second 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 "stepper22.h"
static stepper22_t stepper22;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
stepper22_cfg_t stepper22_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.
stepper22_cfg_setup( &stepper22_cfg );
STEPPER22_MAP_MIKROBUS( stepper22_cfg, MIKROBUS_1 );
err_t init_flag = stepper22_init( &stepper22, &stepper22_cfg );
if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( STEPPER22_ERROR == stepper22_default_cfg ( &stepper22 ) )
{
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" );
stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CW );
stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_FULL_STEP );
stepper22_drive_motor ( &stepper22, 200, STEPPER22_SPEED_SLOW );
Delay_ms ( 1000 );
log_printf ( &logger, " Move 200 half steps counter-clockwise, speed: medium\r\n\n" );
stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CCW );
stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_HALF_STEP );
stepper22_drive_motor ( &stepper22, 200, STEPPER22_SPEED_MEDIUM );
Delay_ms ( 1000 );
log_printf ( &logger, " Move 400 quarter steps counter-clockwise, speed: fast\r\n\n" );
stepper22_set_direction ( &stepper22, STEPPER22_DIR_CCW );
stepper22_set_step_mode ( &stepper22, STEPPER22_MODE_QUARTER_STEP );
stepper22_drive_motor ( &stepper22, 400, STEPPER22_SPEED_FAST );
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