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通过基于MAX22200和ATmega328P的串行控制驱动器增强您的项目

掌握流动!

H-Bridge 11 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

H-Bridge 11 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

简化多个电磁阀和电机的操作,确保各种系统中的同步运动和优化性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge 11 Click基于Analog Devices的MAX22200,这是一款八通道串行控制电磁阀和电机驱动器。MAX22200的工作电压范围为4.5V至36V,可以通过VIN螺钉端子外部引入。每个通道(标记为OUTx)可以配置为低侧或高侧驱动器,具有低阻抗,典型导通电阻为200mΩ的推挽输出级,具备吸电源和源电流驱动能力,最高可达1A RMS驱动电流。半桥对可以并联以双倍驱动电流,也可以配置为全桥以驱动最多四个锁存阀(双稳态阀)或四个有刷直流电机。MAX22200具有两级驱动序列,用于最佳控制电磁阀,如电压驱动(VDR)和电流驱动调节(CDR)(仅低侧驱动器)。在VDR模式下,MAX22200通过SPI接口以可编程占空比输出PWM电压。对于给定的电源电压和电磁阀电阻,输出电流与

编程占空比成正比。在CDR模式下,内部集成的无损电流感应(ICS)电路感应输出电流,并与可编程参考电流进行比较。CDR环路修改PWM占空比,使输出电流峰值与编程参考电流匹配。参考电流可以使用IREF SEL跳线设置,跳线位置和设置的HFS位决定电流大小(跳线在位置15k且HFS_bit=0时为1A,跳线在位置30k且HFS_bit=1时为0.25A)。该Click板通过标准SPI接口与MCU通信,支持最高5MHz的时钟速度和最常见的SPI模式(SPI模式0)。它还可以通过mikroBUS™插槽的RST引脚打开或关闭,从而提供开启/关闭MAX22200电源的开关操作。根据特定通道配置寄存器中的TRGnSPI位内容,驱动器通道可以通过SPI接口或未填充的头引脚TRIGA和TRIGB上的逻辑输入信

号(0、2、4、6可以通过逻辑输入TRIGA触发,而1、3、5、7可以通过逻辑输入TRIGB触发)激活/停用。为了成功执行寄存器读/写功能,首先需要将mikroBUS™插槽的CMD引脚设置为适当的逻辑电平:高电平用于写命令,低电平用于读命令。它还提供故障状态指示信号,通过mikroBUS™插槽的FLT引脚进行路由,并且其红色LED指示灯标记为FAULT,以指示各种故障情况,如过流保护、热关断、欠压锁定、开路检测和电磁阀运动检测。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平,从而使3.3V和5V的MCU都能正确使用通信线路。此外,该Click板配备了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 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

直流齿轮电机 - 430RPM (3-6V)是一款将电机和齿轮箱结合在一起的全方位解决方案,其中齿轮的添加降低了电机速度,同时增加了扭矩输出。该齿轮电机具有正齿轮箱,是满足低扭矩和速度要求应用的高度可靠解决方案。齿轮电机的关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载速度为520RPM,最高效率时速度为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,支持顺时针和逆时针旋转方向。这款电机是机器人、医疗设备、电动门锁等许多最初由有刷直流电机执行的功能的出色解决方案。

H-Bridge 11 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

W/R Command Selection
PC0
AN
Enable
PD2
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault
PC3
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 11 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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
Arduino UNO 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 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridge11_get_fault_pin - 此功能返回故障引脚的逻辑状态

  • hbridge11_read_flags - 此功能读取并清除状态寄存器中的故障标志

  • hbridge11_set_motor_state - 此功能设置从半桥对0-1、2-3、4-5或6-7中选择的电机的工作状态

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 H-Bridge 11 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the H-Bridge 11 Click board by
 * driving the DC motors connected between OUT0-OUT1 and OUT2-OUT3 in both directions. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Drives the motors connected between OUT0-OUT1 and OUT2-OUT3 in both directions
 * in the span of 12 seconds, and logs data on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridge11.h"

static hbridge11_t hbridge11;
static log_t logger;

/**
 * @brief H-Bridge 11 check fault function.
 * @details This function checks the fault pin state then reads the fault flags
 * and displays on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void hbridge11_check_fault ( void );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hbridge11_cfg_t hbridge11_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.
    hbridge11_cfg_setup( &hbridge11_cfg );
    HBRIDGE11_MAP_MIKROBUS( hbridge11_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == hbridge11_init( &hbridge11, &hbridge11_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HBRIDGE11_ERROR == hbridge11_default_cfg ( &hbridge11 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_FORWARD );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_FORWARD );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: FORWARD\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: FORWARD\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_BRAKE );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_BRAKE );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: BRAKE\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: BRAKE\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_REVERSE );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_REVERSE );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: REVERSE\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: REVERSE\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_0, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_HI_Z );
    hbridge11_set_motor_state ( &hbridge11, HBRIDGE11_MOTOR_SEL_1, HBRIDGE11_MOTOR_STATE_HI_Z );
    log_printf( &logger, "\r\n MOTOR 0: DISCONNECTED\r\n" );
    log_printf( &logger, " MOTOR 1: DISCONNECTED\r\n" );
    hbridge11_check_fault ( );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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;
}

static void hbridge11_check_fault ( void )
{
    uint8_t fault_flags = 0;
    if ( !hbridge11_get_fault_pin ( &hbridge11 ) )
    {
        if ( HBRIDGE11_OK == hbridge11_read_flags ( &hbridge11, &fault_flags ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Fault flags: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) fault_flags );
        }
    }
}

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

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