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体验东芝 TB62262FTG 和 PIC18F57Q43 带来的精确电机控制

不会让你抓狂的电机控制解决方案

Multi Stepper Click - TB62262 with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 25, 2024

点击板

Multi Stepper Click - TB62262

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

使用我们先进的步进驱动器,释放您的电机的全部潜力——提供无与伦比的控制、精度和安静的操作。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Multi Stepper Click 基于 TB62262FTG,这是一款来自东芝半导体的两相双极步进电机驱动器,使用 PWM 斩波器(由外部电阻 R2 和电容 C1 定制)。TB62262FTG 具有内置时钟输入解码器(CLOCK-in 控制),这意味着每次 CLK 信号的上升沿都会通过路由到 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚来使电机的电角度每步移动。它还集成了低导通电阻 MOSFET 输出级,能够提供 1.2A 电流,电机输出电压额定值为 38V,此外还集成了过流和过温检测等保护机制。此外,它允许全步、半步和四分之一步分辨率,有助于显著降低电机噪音,实现更平滑的运行和更精确的控制。正如所述,TB62262FTG 通过其控制信号支持各种步进分辨率配置。这些控制信号通过 PCA9555A 端口扩展器提供,该扩展器通过 I2C 串行接口与 MCU 通信。该 Click 板™ 还允许在板载头 J1 上标记为 P1 和 P2 的引脚上连接外部步进分辨率控制信号,用于设备的 DMODE1 和 DMODE2 控制。PCA9555A 还允许通过将标有 ADDR SEL 的 

SMD 跳线定位到标记为 0 和 1 的适当位置来选择其 I2C 从地址的最低有效位 (LSB)。输出通道的电流值可以使用标记为 VR1 的板载微调器手动设置,该微调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 微调器设置两个通道的输出电流。在这种情况下,请避免在 JP4 跳线上选择 P4 位置,因为 VREFA 引脚需要模拟信号进行设置。此外,该 Click 板™ 具有一个备用功能,当步进分辨率控制信号处于低逻辑状态时激活,通过将所有电机控制引脚设置为低逻辑状态来切换到备用模式。当备用模式激活时,TB62262FTG 停止向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。标记为 EN 并路由到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚的启用引脚优化了用于电源开/关的功耗。此外,简单的旋转方向功能路由到 mikroBUS™ 插座上的 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 引脚初始化内部计数器中的电角度以设置初始位置。在角度监控方面,该驱动器具有双向监控方式,通过将标有 JP5 的 SMD 跳线定位到标记为 P6 或 INT 的适当位置来选择,通过扩展器或 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚进行监控。如果选择了 JP5 跳线的 INT 位置,则需要取消跳线 JP10。该 Click 板™ 还有一个用于异常指示的附加 LED,但由于此版本的步进驱动器不支持此功能,因此无法使用此指示器。Multi Stepper Click 支持 TB62262FTG 的外部电源,连接到标记为 VM 的输入端子,范围应在 10V 到 38V 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 3.3V 或 5V 逻辑电压电平工作。这样,3.3V 和 5V 功能 MCU 都可以正确使用通信线。此外,该 Click 板™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

Multi Stepper Click - TB62262 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

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 - TB62262 accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Rotation Direction
PA0
AN
Reset
PA7
RST
Enable
PD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Clock Signal
PB0
PWM
Interrupt
PA6
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Multi Stepper Click - TB62262 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
Curiosity Nano with PICXXX Access MB 1 - 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
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 Multi Stepper Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • multisteppertb62262_set_step_mode - 该功能设置步进模式分辨率。

  • multisteppertb62262_drive_motor - 该功能以选定的速度驱动电机执行特定步数。

  • multisteppertb62262_set_direction - 该功能通过设置 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 MultiStepperTB62262 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Multi Stepper TB62262 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 "multisteppertb62262.h"

static multisteppertb62262_t multisteppertb62262;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    multisteppertb62262_cfg_t multisteppertb62262_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.
    multisteppertb62262_cfg_setup( &multisteppertb62262_cfg );
    MULTISTEPPERTB62262_MAP_MIKROBUS( multisteppertb62262_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == multisteppertb62262_init( &multisteppertb62262, &multisteppertb62262_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MULTISTEPPERTB62262_ERROR == multisteppertb62262_default_cfg ( &multisteppertb62262 ) )
    {
        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" );
    multisteppertb62262_set_direction ( &multisteppertb62262, MULTISTEPPERTB62262_DIR_CW );
    multisteppertb62262_drive_motor ( &multisteppertb62262, 200, MULTISTEPPERTB62262_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
    
    log_printf ( &logger, " Move 100 steps counter-clockwise \r\n\n" );
    multisteppertb62262_set_direction ( &multisteppertb62262, MULTISTEPPERTB62262_DIR_CCW );
    multisteppertb62262_drive_motor ( &multisteppertb62262, 100, MULTISTEPPERTB62262_SPEED_FAST );
    Delay_ms ( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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