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使用L99UDL01和PIC18F57Q43释放直流电机的灵活性

电机控制变得异常简单

H-Bridge 9 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 24, 2024

点击板

H-Bridge 9 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

通过定制的电机控制解决方案,彻底改变您的工程项目;使用此解决方案,驱动多个直流电机!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 9 Click基于L99UDL01,这是一款半桥驱动器,可配置PWM并由STMicroelectronics进行电流调节。该设备包含六个MOSFET半桥输出以及设计用于提高安全性和简化设计的保护和诊断功能。作为一个完整的解决方案,该Click板取代了几个独立的电机驱动器及其相关的模拟和被动组件,同时提供更复杂的功能。L99UDL01可以进入四种不同的操作模式来控制工作顺序:正常模式、睡眠模式、紧急覆盖模式和待机模式。睡眠模式下,不供电的电路不会运行,逻辑初始化但不运行。在任何模式下都没有功能以最小化电流消耗。待机模式下,仅唤醒电路处于激活状态。紧急模式代表一种崩溃覆盖机制,将中断任何当前的执行命

令,并根据命令和配置寄存器中的编程值驱动输出。通过PWM控制输出电流和检测过电流、线路断开、电池和地短路的复杂诊断功能,进一步增强了其优点。还可以在不激活负载的情况下进行负载完整性测试。可编程电流限制允许用户减少负载,从而提高可靠性。输出MOSFET具有低RDS(ON)值的全面保护,提高了能源效率并促进热管理。L99UDL01通过标准SPI串行接口与MCU通信,最大频率为4MHz,支持最常见的SPI模式,即SPI模式0。它还具有一个中断功能,标记为DO,并路由到mikroBUS™插座的INT引脚,为主处理器提供实时故障指示。除了中断引脚外,标记为ENO并路由到mikroBUS™插座的PWM引脚的使能引脚在

高电平时启用输出功能,在低电平时关闭输出。此引脚还可用于基于编程参数在上升沿启动输出定时执行。H-Bridge 9 Click支持L99UDL01的外部电源,可连接到标记为VS的输入端子,电压范围应为6V到18V,而直流电机线圈可连接到标记为O1到O6的端子。这些输出配置为开关驱动器,采用主动再循环以最小化功率损耗。它还具有过电流保护、欠电流检测和关断状态诊断。该Click板可通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平,从而使具有3.3V和5V能力的MCU能够正确使用通信线路。此外,该Click板配有一个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。

H-Bridge 9 Click hardware overview image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

直流齿轮电机 - 430RPM (3-6V) 代表了电机和齿轮箱的完美结合,通过添加齿轮,可以降低电机速度,同时增加扭矩输出。该齿轮电机配备直齿齿轮箱,是低扭矩和低速度要求应用的高度可靠解决方案。齿轮电机最关键的参数是速度、扭矩和效率,在本例中,无负载速度为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,这款电机是许多最初由有刷直流电机执行的功能的绝佳解决方案,广泛应用于机器人、医疗设备、电动门锁等。

H-Bridge 9 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PD4
CS
SPI Clock
PC6
SCK
SPI Data OUT
PC5
MISO
SPI Data IN
PC4
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Enable
PB0
PWM
Fault Indication
PA6
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

H-Bridge 9 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
PIC18F57Q43 Curiosity 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 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge9_write_register - 该功能将所需数据写入所选寄存器

  • hbridge9_read_register - 该功能从所选寄存器读取所需数据

  • hbridge9_send_actuation_pulse - 该功能通过切换ENO引脚发送驱动脉冲

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 HBridge9 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of H-Bridge 9 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration which will
 * set the OUT1 to LOW, OUT2 to HIGH polarity, and the runtime to 1000ms.
 *
 * ## Application Task
 * Sends an actuation pulse every 5 seconds which will run the motor for a certain amount of time 
 * as set by default configuration.
 *
 * @note
 * The Voltage should be supplied with 6 to 18V power supply. 
 * Make sure to use a motor that operates in the above voltage range.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge9.h"

static hbridge9_t hbridge9;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;            /**< Logger config object. */
    hbridge9_cfg_t hbridge9_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.

    hbridge9_cfg_setup( &hbridge9_cfg );
    HBRIDGE9_MAP_MIKROBUS( hbridge9_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = hbridge9_init( &hbridge9, &hbridge9_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    init_flag = hbridge9_default_cfg ( &hbridge9 );
    if ( HBRIDGE9_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Default Config Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

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

void application_task ( void )
{
    hbridge9_send_actuation_pulse( &hbridge9 );
    log_printf( &logger, " Actuation pulse has been sent. \r\n\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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